一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线

1.本实用新型属于光微带天线技术领域，更为具体地讲，涉及一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线。


背景技术：

2.在无线通信系统中，天线是必不可少的重要组成部分。随着无线通信系统的发展，天线的设计技术也不断进步和提高，比如天线的多频段既是发展趋势，也是在天线设计过程中必须考虑的。谐振分枝法是应用最多、也是最容易理解的一种多频实现方法。在传统的gsm/dcs/pcs和双频wifi天线的设计中应用非常广泛。2014年，du li bo所发表的“design of dual-band filter for gsm and wlan application”中，设计应用于双频gsm通信系统和双频wlan通信系统的双频天线和双频滤波器。其中gsm双频天线采用改进的对称振子天线结构实现。该天线由两组对称振子组成，一组为折叠的带状振子，用于辐射低频信号；另一组为蝶形振子，用于辐射高频信号。
3.倍频设计利用谐波的原理把一个分枝实现多个频段。在单分枝的天线设计中，可以通过一些结构方式，合理的利用谐波特性来实现单分枝结构天线的多频谐振。2015年，liu tao所发表的“study and design of multiband monopole patch antenna”中，工作在wlan/wimax频段的一种采用多枝节结构的矩形单极子天线，这种矩形单极子天线包含密集的多分枝结构，分别形成不同的谐振电流路径，因此实现了多频工作。
4.然而多分枝结构通常用于两个频段时效果比较理想，当频段超过三个频段或者不同长度的分枝超过三个枝节时，分枝之间的互扰会变大，枝节引起天线各个频段的性能变差。单分支的多频都是出现3倍基波的，而实际天线设计很少有多频天线的高频谐振点刚好出现在基波的奇数倍上，而且对单极子或偶极子天线进行结构弯折等处理以后，天线高频的谐振频点会慢慢变低。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线，通过双层立体介质板上设置金属贴片与金属圆柱阵列的组合方式实现微带天线产生多个频段。
6.为实现上述发明目的，本发明一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天，其特征在于，包括：辐射体、介质基板、金属地、馈线、上立体介质板、下立体介质板和金属圆柱；
7.所述介质基板为长方形介质块，在介质基板的底面先做金属化处理，再在中央位置处开一矩形槽，作为多频微带天线的金属地，用于接地；在垂直于介质基板短边方向的中线上设置一条金属馈线，金属馈线置于介质基板的正面；所述矩形槽的正上方和正下方分别设置一个立体介质板，记为上立体介质板和下立体介质板，在上立体介质板的正面中央位置处设置矩形金属贴片，在下立体介质板内设置一排水平放置的金属圆柱阵列，以金属馈线的延长线在下立体介质板上的投影作为对称轴，金属圆柱阵列关于投影线对称分布，
且所有金属圆柱贯穿下立体介质板。
8.本实用新型的发明目的是这样实现的：
9.本发明一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线，介质基板的接地面开矩形槽，上立体介质板上设置矩形金属贴片；上立体介质板上设置的矩形金属贴片、介质板和地板构成上谐振器，由微带线馈电；在下立体介质板内设置的金属圆柱阵列，和接地面共同构成下谐振器，并且通过矩形槽馈电；上下两个谐振器工作于不同频率点，从而形成多个谐振频点，使天线的工作频段的拓宽，实现微带天线产生多个频段，具有结构简单、体积小和更易于制造的优点。
附图说明
10.图1是一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线结构原理图；
11.图2是图1所示多频微带天线的尺寸示意图；
12.图3是图1所示多频微带天线的仿真结果图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
14.实施例
15.图1是一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线结构原理图。
16.在本实施例中，如图1所示，本发明一种金属圆柱阵列的双立体多频微带天线，包括：辐射体1、介质基板2、金属地3、馈线4、上立体介质板5、下立体介质板6和金属圆柱7；
17.介质基板2为长方形介质块，在介质基板2的底面先做金属化处理，再在中央位置处开一矩形槽，作为多频微带天线的金属地3，用于接地；在垂直于介质基板2短边方向的中线上设置一条金属馈线4，金属馈线4置于介质基板2的正面；矩形槽的正上方和正下方分别设置一个立体介质板，记为上立体介质板5和下立体介质板6，在上立体介质板5的正面中央位置处设置矩形金属贴片，作为天线的辐射体1，在下立体介质板6内设置一排水平放置的金属圆柱7构成的阵列，以金属馈线4的延长线在下立体介质板6上的投影作为对称轴，金属圆柱阵列关于投影线对称分布，且所有金属圆柱7贯穿下立体介质板2。
18.在本实施例中，金属圆柱阵列的双立体多频微带天线的尺寸标注如图2所示，具体的尺寸取值如表1所示；
19.名称l0l1l2l3w0w2尺寸30.2117.451538302.98名称wpwdddldhlpk尺寸283151020名称lplyhxy 尺寸2121.63036 20.表1(单位mm)
21.在本实施例中，结合图2和表1，我们可以看到介质基板、上立体介质板和下立体介
质板均采用材料为fr4、介电常数为4.4的板材；其中，介质基板的长宽为77.765mm
×
60mm，厚度为1.6mm；上立体介质板的长宽为24mm
×
16mm，高度5mm；下立体介质板的长宽为36mm
×
30mm，高度10mm。
22.金属馈线的阻抗为50欧姆，在本实施例中采用长宽为15
×
2.98mm、38
×
2.98mm双矩形组成的金属贴片组成。
23.金属地的长宽为77.765
×
60mm，同时在金属地开长方形槽长宽为28
×
20mm；矩形金属贴片的长宽为12mm
×
2mm。
24.在本实施例中，如图1所示，共计17个金属圆柱沿y轴水平放置，且关于x轴对称分布，金属圆柱的直径d＝1mm，距离下立体介质板底面距离为2mm，距离边缘为2mm，圆心间的距离为2mm。
25.图3展示了金属圆柱阵列的双立体多频微带天线的反射系数随频率变化的曲线。
26.在本实施例中，通过对金属圆柱阵列的双立体多频微带天线进行仿真，通过图3可以看到仿真回波损耗在1.45-1.61ghz、4.74-5.11ghz、6.88-7.77ghz、9.47-13.87ghz频率范围内都低于-10db，从而实现了同一天线同时产生多个频段。
27.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。