一種高增益雙頻基站天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高增益雙頻基站天線，其特征是：包括：金屬地板（1）、垂直輻射貼片（2）、水平輻射貼片（3）以及耦合饋線（4），垂直輻射貼片（2）垂直固定在金屬地板（1）上，頂端與水平輻射貼片（3）的垂直相連；耦合饋線（4）的一端與穿過地板孔隙（5）的SMA頭相連，耦合饋線的第一部分（6）與相鄰的垂直輻射貼片（2）構(gòu)成微帶線饋電，耦合饋線的第二部分（7）平行于水平輻射貼片（3）并與其等高，耦合饋線的第三部分（8）頂端與耦合饋線的第二部分（7）相連，完成天線的饋電。本發(fā)明是一種增益高、結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻點(diǎn)的雙頻基站天線，能滿足大容量多頻帶無線通信。
【專利說明】一種高增益雙頻基站天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高增益雙頻基站天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無線通信尤其是無線局域網(wǎng)(WLAN)與全球微波互聯(lián)接入(WIMAX)的迅速發(fā)展，設(shè)計(jì)同時適應(yīng)于WLAN2.4GHz與WIMAX3.5GHz的雙頻天線成為目前天線設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)之一。因此，要求天線具有雙頻段，匹配良好，高增益且結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。目前雙頻天線的形式很多，如專利申請?zhí)枮?201310122359.1，專利名稱為《一種雙頻高增益同軸饋電貼片天線》的中國專利就提出了一種同時工作于2.45GHz和5.SGHz高增益天線，主要包括一個矩形薄層金屬貼片，一個金屬接地板以及EBG的兩個覆層.天線實(shí)現(xiàn)了在
2.40GHz-2.483GHz 最高增益 IOdB, 5.725GHz_5.875GHz 最高增益 8dB。但是采用 EBG 結(jié)構(gòu)在提高增益的同時使得天線結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。又如專利申請?zhí)?200610117043.3，專利名稱為《全向/定向方向圖可重構(gòu)高增益雙頻天線》的中國專利，根據(jù)單極子天線性質(zhì)，利用單極子之間的耦合來實(shí)現(xiàn)雙頻特性，并達(dá)到展寬頻帶的目的。同時利用縱向陣列結(jié)構(gòu)提高天線的增益，實(shí)現(xiàn)定向輻射時增益在2.45GHz處的平均增益7.78dBi, 5.25GHz處平均增益為12.52dBi，全向輻射時在2.45GHz處的平均增益為6.32dBi,在5.25GHz處的平均增益為9.73dBi。然而由于陣列天線需要設(shè)計(jì)合適的饋電網(wǎng)絡(luò)，這無疑提高了天線的設(shè)計(jì)難度和制作成本。再如文獻(xiàn)〃Microstrip line-fed modified sierpinkifractal monopole antenna for dual-wideband applications, Choukiker, YogeshKumar, Behera, S.K.1EEE International Conference on Communication Control andComputing Technologies, ICCCCT2010,p 17-20,2010〃 中利用分形結(jié)構(gòu)的自相似性實(shí)現(xiàn)了在1.47GHz-2.7GHz,4.991GHz-5.4GHz工作的的雙頻天線，然而3_5dBi的增益并不能滿足基站天線的高增益要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種增益高、結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻點(diǎn)的高增益雙頻基站天線，能滿足大容量多頻帶無線通信。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是:高增益雙頻基站天線，其特征是:包括:金屬地板、垂直輻射貼片、水平輻射貼片以及耦合饋線，垂直輻射貼片垂直固定在金屬地板上，頂端與水平輻射貼片的垂直相連；耦合饋線的一端與穿過地板孔隙的SMA頭相連，耦合饋線的第一部分與相鄰的垂直輻射貼片構(gòu)成微帶線饋電，耦合饋線的第二部分平行于水平輻射貼片并與其等高，耦合饋線的第三部分頂端與耦合饋線的第二部分相連，完成天線的饋電。
[0005]所述的水平輻射貼片包括對稱的兩組U型貼片單元，U型貼片單元分別由3個U型貼片構(gòu)成，3個U型貼片其中的兩個尺寸小且結(jié)構(gòu)相同，另一個尺寸大，開口方向?yàn)橥环较?，大U型貼片的U型口與兩個小尺寸的U型貼片頂框架梁中心連接；兩組U型貼片單元的大U型貼片頂框架梁之間平行對開，每個大U型貼片頂框架梁由垂直輻射貼片支撐；垂直輻射貼片在兩組U型貼片單元對開的中心位置。
[0006]所述U型貼片單元與垂直輻射貼片相連的U形貼片實(shí)現(xiàn)一個頻點(diǎn)的工作，其兩端的兩個U型貼片實(shí)現(xiàn)另一個頻點(diǎn)的工作，通過調(diào)節(jié)大小U型貼片的尺寸實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)性。
[0007]所述的垂直輻射貼片的寬度調(diào)節(jié)，使天線工作頻率可調(diào)。
[0008]所述耦合饋線由矩形金屬片經(jīng)過兩次彎折成Gamma形狀，分為三部分:耦合饋線的第一部分與天線等高，垂 直于地板與穿過開孔地板的同軸線內(nèi)芯相連，與相鄰垂直輻射貼片組成微帶線饋電，將電磁能量耦合到耦合饋線的第二部分；耦合饋線的第二部分平行于地板，連接耦合饋線的第一部分頂端與耦合饋線的第三部分，實(shí)現(xiàn)將能量耦合到水平輻射貼片和垂直輻射貼片。
[0009]所述金屬地板為方形金屬片，地板中央開孔便于同軸線內(nèi)芯穿過與耦合饋線相連，地板與同軸線外芯相連。
[0010]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)明采用的耦合饋線由一段折合成Gamma形狀的金屬貼片構(gòu)成，其與垂直貼片構(gòu)成微帶線，可以更好的實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
[0011]2、本發(fā)明采用的金屬地板降低了天線的后瓣輻射提高了天線的增益，實(shí)現(xiàn)了很好的性能。
[0012]3、本發(fā)明采用的天線材料均為金屬導(dǎo)體，無需加入介質(zhì)，或者新材料就實(shí)現(xiàn)了天線的高增益設(shè)計(jì)。
[0013]4、本發(fā)明采用自相似結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了雙頻工作，相比于分形結(jié)構(gòu)，可通過調(diào)節(jié)U型結(jié)構(gòu)的尺寸改變天線性能，具有頻率可調(diào)性，滿足不同應(yīng)用情況。
[0014]5、本發(fā)明采用的天線材料均為金屬導(dǎo)體，使得天線加工方便，成本低，價格低廉，便于生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)斜視圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的仿真與測量Sll ；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例在2.4GHz的仿真輻射方向圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例在3.5GHz的仿真輻射方向圖。
[0016]圖中，1、金屬地板；2、垂直輻射貼片；3、水平輻射貼片；4、耦合饋線；5、地板孔隙；6、稱合饋線的第一部分；7、稱合饋線的第二部分；8、稱合饋線的第三部分。
[0017]具體實(shí)施方法
參見圖1，圖2和圖3，高增益雙頻基站天線，包括:金屬地板1、垂直輻射貼片2、水平輻射貼片3以及耦合饋線4，垂直輻射貼片2垂直固定在金屬地板I上，頂端與水平輻射貼片3的垂直相連；耦合饋線4的一端與穿過地板孔隙5的SMA頭相連，耦合饋線的第一部分6與相鄰的垂直輻射貼片2構(gòu)成微帶線饋電，耦合饋線的第二部分7平行于水平輻射貼片3并與其等高，耦合饋線的第三部分8頂端與耦合饋線的第二部分7相連，完成天線的饋電。[0018]水平輻射貼片3包括對稱的兩組U型貼片單元，U型貼片單元分別由3個U型貼片構(gòu)成，3個U型貼片其中的兩個尺寸小且結(jié)構(gòu)相同，另一個尺寸大，開口方向?yàn)橥环较?，大U型貼片的U型口與兩個小尺寸的U型貼片頂框架梁中心連接；兩組U型貼片單元的大U型貼片頂框架梁之間平行對開，每個大U型貼片頂框架梁由垂直輻射貼片2支撐。垂直輻射貼片2在兩組U型貼片單元對開的中心位置。
[0019]所述U型貼片單元與垂直輻射貼片相連的U形貼片實(shí)現(xiàn)一個頻點(diǎn)的工作，其兩端的兩個U型貼片實(shí)現(xiàn)另一個頻點(diǎn)的工作，通過調(diào)節(jié)大小U型貼片的尺寸實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)性。如尺寸較大的U型貼片工作在3.5GHz，尺寸較小的U型貼片主要工作2.4GHz。通過調(diào)節(jié)大小U型貼片的尺寸實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)性。
[0020]所述的垂直輻射貼片2的寬度調(diào)節(jié)，使天線工作頻率可調(diào)。
[0021]所述耦合饋線4由矩形金屬片經(jīng)過兩次彎折成 形狀，分為三部分:耦合饋線的第一部分6與天線等高(水平輻射貼片3的頂平面)，垂直于地板與穿過開孔地板的同軸線內(nèi)芯相連，與相鄰垂直輻射貼片組成微帶線饋電，將電磁能量耦合到耦合饋線的第二部分7 ;耦合饋線的第二部分7平行于地板，連接耦合饋線的第一部分6頂端與耦合饋線的第三部分8，實(shí)現(xiàn)將能量耦合到水平輻射貼片和垂直輻射貼片。
[0022]所述金屬地板為方形金屬片，地板中央開孔便于同軸線內(nèi)芯穿過與耦合饋線相連，地板與同軸線外芯相連。
[0023]本發(fā)明輻射貼片由一對平行于金屬地板的水平貼片和一對垂直于金屬地板的垂直貼片組成，利用分形天線的自相似特性實(shí)現(xiàn)雙頻設(shè)計(jì)，相似結(jié)構(gòu)的不同模塊對應(yīng)不同的工作頻點(diǎn)。
[0024]參見圖4，本實(shí)施例中的高增益雙頻天線，自相似的U型結(jié)構(gòu)形成了位于
2.3GHz-2.46 G Hz和3.33 GHz -3.73 GHz的兩個工作頻段，最大增益分別為9.5dBi (圖5)和 13.0dBi (圖 6)。
[0025]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.一種高增益雙頻基站天線，其特征是:包括:金屬地板(I)、垂直輻射貼片(2)、水平輻射貼片(3)以及耦合饋線(4)，垂直輻射貼片(2)垂直固定在金屬地板(I)上，頂端與水平輻射貼片(3)的垂直相連；耦合饋線(4)的一端與穿過地板孔隙(5)的SMA頭相連，耦合饋線的第一部分(6)與相鄰的垂直輻射貼片(2)構(gòu)成微帶線饋電，耦合饋線的第二部分(7)平行于水平輻射貼片(3)并與其等高，耦合饋線的第三部分(8)頂端與耦合饋線的第二部分(7)相連，完成天線的饋電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益雙頻基站天線，其特征是:所述的水平輻射貼片(3)包括對稱的兩組U型貼片單元，U型貼片單元分別由3個U型貼片構(gòu)成，3個U型貼片其中的兩個尺寸小且結(jié)構(gòu)相同，另一個尺寸大，開口方向?yàn)橥环较?，大U型貼片的U型口與兩個小尺寸的U型貼片頂框架梁中心連接；兩組U型貼片單元的大U型貼片頂框架梁之間平行對開，每個大U型貼片頂框架梁由垂直輻射貼片(2)支撐；垂直輻射貼片(2)在兩組U型貼片單元對開的中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高增益雙頻基站天線，其特征是:所述U型貼片單元與垂直輻射貼片相連的U形貼片實(shí)現(xiàn)一個頻點(diǎn)的工作，其兩端的兩個U型貼片實(shí)現(xiàn)另一個頻點(diǎn)的工作，通過調(diào)節(jié)大小U型貼片的尺寸實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益雙頻基站天線，其特征是:所述的垂直輻射貼片(2)的寬度調(diào)節(jié)，使天線工作頻率可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益雙頻基站天線，其特征是:所述耦合饋線(4)由矩形金屬片經(jīng)過兩次彎折成形狀，分為三部分:耦合饋線的第一部分(6)與天線等高，垂直于地板與穿過開孔地板的同軸線內(nèi)芯相連，與相鄰垂直輻射貼片組成微帶線饋電，將電磁能量耦合到耦合饋線的第二部分(7);耦合饋線的第二部分(7)平行于地板，連接耦合饋線的第一部分(6)頂端與耦合饋線的第三部分(8)，實(shí)現(xiàn)將能量耦合到水平輻射貼片和垂直輻射貼片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高增益雙頻基站天線，其特征是:所述金屬地板(I)為方形金屬片，地板中央開孔便于同軸線內(nèi)芯穿過與耦合饋線相連，地板與同軸線外芯相連。
【文檔編號】H01Q1/36GK103700923SQ201310610313
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】翟會清, 高啟強(qiáng), 李振華, 梁昌洪 申請人:西安電子科技大學(xué)