專利名稱：多頻環(huán)形偶極子天線的制作方法
多頻環(huán)形偶極子天線技術(shù)領(lǐng)域多頻環(huán)形偶極子天線用于需要多頻工作的無線通信系統(tǒng)，既可作為獨(dú)立的 天線使用也可作為基本的輻射單元構(gòu)成天線系統(tǒng)，尤其適合用于具有多種通訊 體制的移動設(shè)備和多網(wǎng)合一的通信系統(tǒng)中。屬于天線制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，無線通信技術(shù)得到了快速發(fā)展并獲得了廣泛應(yīng)用，各種不同用途 的無線通信體制不斷出現(xiàn)，每種無線通信體制通常具有不同的工作頻率。從而 不同頻段不同模式的通訊系統(tǒng)共存的場合和具有多種模式的新型移動設(shè)備的需 求也越來越多，如帶衛(wèi)星定位功能的無線通信設(shè)備、TD-SCDMA及WLAN和WiMax 共平臺的移動設(shè)備等。此外，為了節(jié)省建設(shè)投資，多網(wǎng)合一的通信系統(tǒng)建設(shè)方 案受到了越來越多的重視并被廣泛采用，如多網(wǎng)合一的室內(nèi)分布通信網(wǎng)絡(luò)、工 作于多個頻段的基站天線等。因此，為了滿足不斷發(fā)展的通信技術(shù)的需要，使 天線能夠?qū)崿F(xiàn)多頻帶工作，成為天線領(lǐng)域的一個重要研究方向。通常的多頻天 線常出現(xiàn)一些不足之處，如分形天線可以產(chǎn)生多個工作頻帶，但各頻帶的諧振 頻率通常按指數(shù)規(guī)律分布，工作頻帶不易靈活控制；同一種形式的天線往往只 能實(shí)現(xiàn)固定數(shù)量的工作頻帶等。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種多頻環(huán)形偶極子天線，用同一種形式的 天線就可以靈活控制工作頻帶和多頻工作的頻帶數(shù)量，實(shí)現(xiàn)用一種天線達(dá)到多 頻應(yīng)用的要求。同時所發(fā)明的天線還具有結(jié)構(gòu)簡單，適用性廣，易于加工等優(yōu) 點(diǎn)。技術(shù)方案本發(fā)明的多頻環(huán)形偶極子天線包括位于最外層的工作在低頻段 的環(huán)形偶極子、位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子、位于最內(nèi)層的工 作在高頻段的環(huán)形偶極子多頻環(huán)形偶極子天線采用任何平衡饋電的結(jié)構(gòu)由對 稱饋電點(diǎn)進(jìn)行饋電，其中最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子在其之內(nèi)沒有更 高頻段的偶極子時，可以將環(huán)內(nèi)填實(shí)成為金屬條帶偶極子。所述的位于最外層 的工作在低頻段的環(huán)形偶極子、位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子的 環(huán)的形狀也可以為梨形、或橢圓形。最外層的工作在低頻段的環(huán)形偶極子、位 于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子的末端的條帶也可以斷開或去除，形 成開口結(jié)構(gòu)形式。所述的位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子由多層環(huán) 形偶極子組成。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 本發(fā)明天線中，工作在各頻率的各個環(huán)形偶極子具有一定程度的形狀相 似性，結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造。分形天線雖然其結(jié)構(gòu)有自相似性因而可有多 個諧振頻率，但各工作頻率的間隔具有一定的規(guī)律，不能靈活設(shè)置。與分形天 線相比，本發(fā)明的天線可以通過改變不同環(huán)形偶極子的長度和寬度靈活設(shè)置所 需要的工作頻率和帶寬。如可以靈活設(shè)置兩個或多個不同的諧振頻率，或在三 頻天線中將相鄰兩個諧振頻率靠近設(shè)置，形成一個寬帶和一個窄帶天線，或?qū)?三個諧振頻率參差調(diào)諧形成一個寬帶天線等。2. 通常的多頻天線，如雙頻和三頻天線往往是不同的結(jié)構(gòu)形式，雙頻天線 不能通過簡單的辦法直接擴(kuò)展為三頻或多頻天線，要增加工作頻帶數(shù)，需要重新 選擇天線形式，重新論證和設(shè)計(jì)。而用本發(fā)明的方法可以在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上僅通 過增加環(huán)形偶極子數(shù)即可擴(kuò)展天線的工作頻帶數(shù)，每個頻帶的諧振頻率只需通過 調(diào)節(jié)環(huán)形偶極子的長度/寬度即可控制。具有設(shè)計(jì)簡單、靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)。3. 本發(fā)明的天線用多重環(huán)形偶極子相套的形式實(shí)現(xiàn)了靈活的多頻設(shè)計(jì)的同 時保留了偶極子天線的優(yōu)點(diǎn)，適合與各種平衡饋電結(jié)構(gòu)連接，既適合傳統(tǒng)的三維 結(jié)構(gòu)和高功率應(yīng)用，如同軸饋電的多頻環(huán)形偶極子，也適合作為兩維或兩維半結(jié) 構(gòu)的天線，如印刷形式的多頻環(huán)形偶極子結(jié)構(gòu)。4. 將環(huán)形偶極子末端條帶斷開或去除，使結(jié)構(gòu)更靈活，適用性更廣。如當(dāng)各工作頻帶相距較近時，去除末端條帶使空間約束和相互影響減小，設(shè)計(jì)要求更 容易實(shí)現(xiàn)。5.天線體積小巧，面積(體積)利用率高，可單獨(dú)作為天線使用，特別適 合在移動設(shè)備中使用。也可作為基本輻射單元構(gòu)成天線系統(tǒng)。與一般的多頻天 線相比在應(yīng)用場合上具有廣泛的適用性和靈活性。


圖1為多頻(三頻)環(huán)形偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為振子末端條帶的不同形式結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2a為開口環(huán)形，圖2b 為直條形。圖3為一種三頻環(huán)形偶極子天線及饋電結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為實(shí)施例1的實(shí)際天線結(jié)構(gòu)及尺寸，其中，Wl=18mm， Ll=31mra; W2=12mm， L2-26. 5mm; W3=6mm, L3=20mm;環(huán)的條帶寬度均為W4=l. 5mm;饋線寬度W5=2mm， W6=2.7mm;介質(zhì)板厚度h=lmm。圖5為天線輸入端反射系數(shù)的測試結(jié)果，圖6為實(shí)施例天線的E面、H面輻射方向圖測試結(jié)果。其中圖6(a)為1.8GHz 輻射方向圖，圖6 (b)為2.4GHz輻射方向圖，圖6(c)為3.5GHz輻射方向圖。以上的圖中有工作在低頻段的環(huán)形偶極子l，工作在中間頻段的環(huán)形偶極 子2,工作在高頻段的環(huán)形偶極子3，對稱饋電點(diǎn)4，漸變過渡傳輸線5、介質(zhì) 基片6。
具體實(shí)施方式
把普通的偶極子天線臂展寬并除去中間部分的金屬，形成金屬條帶的環(huán)形， 構(gòu)成環(huán)形偶極子，同時在由金屬環(huán)形圍成的空余部分接以一個或多個相似結(jié)構(gòu)， 形成多個環(huán)形偶極子，每個金屬環(huán)形偶極子對應(yīng)于一個工作頻帶，便構(gòu)成了圖l 所示的多頻環(huán)形偶極子天線，圖中所示為三頻工作的多頻環(huán)形偶極子天線(環(huán) 的形狀不限于圖中所示，也可為其它形狀如梨形、橢圓形等其它形狀)，1為工 作在低頻段的環(huán)形偶極子，2為工作在中間頻段的環(huán)形偶極子，3為工作在高頻段的環(huán)形偶極子，其中最內(nèi)層的環(huán)形偶極子3在其之內(nèi)沒有更高頻段的偶極子時，也可以將環(huán)內(nèi)填實(shí)成為圖1中3所示的金屬條帶偶極子，4為多頻環(huán)形偶極子天線的對稱饋電點(diǎn)，多頻環(huán)形偶極子天線可以采用任何平衡饋電的結(jié)構(gòu)由饋電點(diǎn)4進(jìn)行饋電，如平行雙線、帶開槽巴倫的同軸線、半波長旁路式巴倫(U形 線巴倫)的同軸線等，另外，也可將圖1中各環(huán)形振子末端的條帶斷開或去除， 形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)形式。圖l中工作在低頻段的環(huán)形偶極子l,工作在中間頻段的環(huán)形偶極子2，工 作在高頻段的環(huán)形偶極子3,其中最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子3在其之 內(nèi)沒有更高頻段的偶極子時，可以將環(huán)內(nèi)部分填實(shí)成為圖1中工作在高頻段的 環(huán)形偶極子3所示的金屬條帶偶極子。圖3是一種采用印刷電路結(jié)構(gòu)的三頻環(huán)形偶極子天線及饋電結(jié)構(gòu)，工作在 低頻段的環(huán)形偶極子l，工作在中間頻段的環(huán)形偶極子2，工作在高頻段的環(huán)形 偶極子3、對稱饋電點(diǎn)4同圖1;由不平衡的微帶線到平衡的平行雙線的漸變過 渡傳輸線5。傳輸線的平衡端(平行雙線端)與對稱饋電點(diǎn)4連接。實(shí)施例1圖4給出了一種由微帶-雙線漸變線巴倫饋電的印刷結(jié)構(gòu)的三頻 環(huán)形偶極子天線及饋電結(jié)構(gòu)。圖4中，從外向內(nèi)的三個環(huán)形偶極子分別為工作 在1. 8GHz的環(huán)形偶極子、工作在2. 4GHz的環(huán)形偶極子和工作在3. 5GHz的環(huán)形 偶極子。天線由不平衡的微帶線到平衡的平行雙線的漸變過渡傳輸線饋電，平 行雙線端與天線饋電點(diǎn)連接為天線饋電。整個天饋線采用平面電路工藝制作在 介質(zhì)基片上。實(shí)例中介質(zhì)基片釆用了厚度為lram的介電常數(shù)為2. 65的玻璃纖維 -聚四氟乙烯雙面敷銅板。實(shí)例天線按圖4所示的尺寸在上述基片上制作。圖5 為在實(shí)際天線輸入端口處反射系數(shù)的測試結(jié)果。圖6為分別在三個頻帶的工作 頻率上測得的天線輻射方向圖。
權(quán)利要求
1.一種多頻環(huán)形偶極子天線，其特征在于該天線包括位于最外層的工作在低頻段的環(huán)形偶極子(1)、位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子(2)、位于最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子(3)；多頻環(huán)形偶極子天線采用任何平衡饋電的結(jié)構(gòu)由對稱饋電點(diǎn)(4)進(jìn)行饋電，其中最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子(3)在其之內(nèi)沒有更高頻段的偶極子時，將環(huán)內(nèi)填實(shí)成為金屬條帶偶極子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多頻環(huán)形偶極子天線，其特征在于所述的位于最 外層的工作在低頻段的環(huán)形偶極子(1)、位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形 偶極子(2)的環(huán)的形狀為梨形、或橢圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多頻環(huán)形偶極子天線，其特征在于所述的位 于最外層的工作在低頻段的環(huán)形偶極子(1)、位于中間層的工作在中間頻段的 環(huán)形偶極子(2)的末端的條帶斷開或去除，形成開口結(jié)構(gòu)形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的多頻環(huán)形偶極子天線，其特征在于所述的位于中間 層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子(2)由多層環(huán)形偶極子組成。
全文摘要
多頻環(huán)形偶極子天線用于需要多頻工作的無線通信系統(tǒng)，既可作為獨(dú)立的天線使用也可作為基本的輻射單元構(gòu)成天線系統(tǒng)，尤其適合用于具有多種通訊體制的移動設(shè)備和多網(wǎng)合一的通信系統(tǒng)中。該天線包括位于最外層的工作在低頻段的環(huán)形偶極子(1)、位于中間層的工作在中間頻段的環(huán)形偶極子(2)、位于最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子(3)；多頻環(huán)形偶極子天線采用任何平衡饋電的結(jié)構(gòu)由對稱饋電點(diǎn)(4)進(jìn)行饋電，其中最內(nèi)層的工作在高頻段的環(huán)形偶極子(3)在其之內(nèi)沒有更高頻段的偶極子時，將環(huán)內(nèi)填實(shí)成為金屬條帶偶極子。
文檔編號H01Q9/16GK101222087SQ20081001939
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者吳鵬飛, 朱曉維, 偉 洪, 蒯振起 申請人:東南大學(xué)