一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线

1.本实用新型属于光微带天线技术领域，更为具体地讲，涉及一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线。


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，提供一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，通过大“矩形”与小“矩形”金属贴片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，本发明一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，包括：辐射体、介质基板、金属地、馈线、立体介质板和同心双矩型金属贴片；
7.介质基板为长方形介质块，在介质基板的底部做金属化处理，作为多频微带天线的金属地，用于接地；在介质基板的正面的中心位置处设置一个长方形金属贴片作为辐射体；在金属贴片的正上方设置一个立体介质板，在立体介质板内，靠近金属馈线一侧设置一行等间距分布的金属圆柱，在立体介质板的正面依次贴由大矩形与小矩形组成的同心双矩型金属贴片；在垂直于同心双矩型金属贴片方向的中央设置一金属馈线，金属馈线置于介质基板的正面，且一端与金属贴片连接。
8.本实用新型的发明目的是这样实现的：
9.本发明一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，包括两个天线辐射结构；其中，在介质基板的正面的中心位置处设置的一个长方形金属贴片作为一天线辐射结构；另外，在立体介质板内，靠近金属馈线一侧设置一行等间距分布的金属圆柱体阵列，该阵列形成金属墙，作为反射面，同心双矩型金属贴片作为辐射体，与金属墙反射面，共同构成一反射面天线结构，两个结构工作在不同频段，实现微带天线产生多个频段的目的。
附图说明
10.图1是一种同心双矩形贴片结合的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是一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线结构原理图。
16.在本实施例中，如图1所示，本发明一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，包括：辐射体1、介质基板2、金属地3、金属馈线4、立体介质板5、同心双矩型金属贴片6；
17.介质基板2为长方形介质块，在介质基板2的底部做金属化处理，作为多频微带天线的金属地3，用于接地；在介质基板2的正面的中心位置处设置一个长方形金属贴片作为辐射体1；在金属贴片的正上方设置一个立体介质板5，在立体介质板5内，靠近金属馈线4一侧设置一行等间距分布的金属圆柱，在立体介质板5的贴正面依次贴由大矩形与小矩形组成的同心双矩型金属贴片6，也就是在立体介质板5的贴正面先贴大矩形金属贴片，再把小矩形金属贴片贴在大矩形金属贴片上，但要保证大矩形与小矩形金属贴片同心；在垂直于同心双矩型金属贴片方向的中央设置一金属馈线4，金属馈线4置于介质基板2的正面，且一端与金属贴片连接。
18.在本实施例中，同心双矩形贴片结合的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l0l1l2l3w0w1尺寸30.2117.451524461.16名称w2w3wdhddh尺寸2.9833.2621.6110名称dxxdxx1dyydyy1lp 尺寸851386 20.表1(单位mm)
21.在本实施例中，介质基板与立体介质板均采用材料为fr4、介电常数为4.4的板材；结合图2和表1，我们可以看到介质基板的长宽为92mm
×
77.765mm，厚度为1.6mm；立体介质板的长宽为46mm
×
24mm，厚度为10mm。
22.金属馈线的阻抗为50欧姆，在本实施例中采用长17.45mm、宽为1.16mm以及长为15 9.105＝24.105mm、宽为2.98mm的两块金属贴片组成。
23.长方形金属贴片的长宽为46mm
×
6mm；
24.双同心矩形金属贴片，大矩形长宽为26
×
8mm，内矩形长宽为16
×
2mm，位于立体介质板正面；
25.一行金属圆柱中心距离上层介质边缘1mm，直径1mm，16个圆柱体以x轴对称等间距分布，且间距2mm。
26.图3展示了同心双矩形贴片结合的多频微带天线的反射系数随频率变化的曲线。
27.在本实施例中，通过对同心双矩形贴片结合的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3.64ghz附近、5.45ghz附近、6.06ghz附近、6.72ghz附近、10.97-12.52ghz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。
28.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。


技术特征：
1.一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，包括：辐射体、介质基板、金属地、馈线、立体介质板和同心双矩型金属贴片；介质基板为长方形介质块，在介质基板的底部做金属化处理，作为多频微带天线的金属地，用于接地；在介质基板的正面的中心位置处设置一个长方形金属贴片作为辐射体；在金属贴片的正上方设置一个立体介质板，在立体介质板内，靠近金属馈线一侧设置一行等间距分布的金属圆柱，在立体介质板的正面依次贴由大矩形与小矩形组成的同心双矩型金属贴片；在垂直于同心双矩型金属贴片方向的中央设置一金属馈线，金属馈线置于介质基板的正面，且一端与金属贴片连接。2.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述介质基板与立体介质板均采用材料为fr4、介电常数为4.4的板材。3.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述金属馈线的阻抗为50欧姆。4.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述介质基板的长宽为92mm
×
77.765mm，厚度为1.6mm；所述立体介质板的长宽为46mm
×
24mm，厚度为10mm。5.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述长方形金属贴片的长宽为46mm
×
6mm。6.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述金属圆柱的中心距离立体介质板的边缘为1mm，其直径为1mm，间距为2mm。7.根据权利要求1所述的一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，其特征在于，所述大矩形金属贴片的长宽为26
×
8mm,小矩形金属贴片的长宽为16
×
2mm。

技术总结
本发明公开了一种同心双矩形贴片结合的多频微带天线，包括两个天线辐射结构；其中，在介质基板的正面的中心位置处设置的一个长方形金属贴片作为一天线辐射结构；另外，在立体介质板内，靠近金属馈线一侧设置一行等间距分布的金属圆柱体阵列，该阵列形成金属墙，作为反射面，同心双矩型金属贴片作为辐射体，与金属墙反射面，共同构成一反射面天线结构，两个结构工作在不同频段，实现微带天线产生多个频段的目的。段的目的。段的目的。


技术研发人员：潘亦康 王禹 杨阳
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/12/6