一种适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线

摘要

本发明公开了一种适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线，天线包括作为馈线的基片集成同轴线和中间开孔的介质谐振器。基片集成同轴线一端为馈电端口，另一端通过介质谐振器中心开口，形成单极子天线。根据本发明公开的双频天线的具有良好的驻波和全向辐射特性，并具有低交叉极化特性和高辐射效率。通过改变单极子和介质谐振腔的尺寸，使天线工作在不同的两个频点。

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线，属于天线技术领域。

背景技术

在无线局域网（Wireless Local Access Network, WLAN）领域，为了满足减小天线尺寸和电磁干扰，同时覆盖多个通信频段的要求，双频和多频天线应运而生。目前主要用于WLAN的天线是微带贴片天线。但是微带贴片天线在低频尺寸大，高频欧姆损耗大的瓶颈，限制其进一步发展。

发明内容

发明目的：为了实现天线的双频特性和高频点的宽带特性，以及减小高频的欧姆损耗，并实现良好的驻波、方向图和交叉极化；本发明提供了一种新型的双频线极化全向天线，即一种适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线。

技术方案：一种适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线，包括基片集成同轴线（Substrate Integrate Coaxial Line, SICL）和中心开孔的介质谐振器（Dielectric Resonator, DR），介质谐振器的尺寸由工作频率给出，基片集成同轴线主要由上表面金属、下表面金属、三层介质基片、屏蔽通孔、连接通孔和中心导带组成，基片集成同轴线宽度略大于介质谐振器宽度（基片集成同轴线的宽度比介质谐振器的宽度宽1-2mm）；所述多个屏蔽通孔均匀地设在基片集成同轴线的两边缘；所述基片集成同轴线的一端作为馈电端，另一端通过介质谐振器的中心通孔形成单极子天线；介质谐振器远离单极子天线的一端设有馈电贴片，馈电贴片通过连接通孔与中心导带连接，馈电贴片激励介质谐振器工作。

基片集成同轴线的介质层的一部分和中心导带伸出介质谐振器的中心通孔部分为单极子天线，单极子天线长度为其工作频率的1/4波长。为了减小中心导带和介质谐振器的耦合作用因而恶化天线的H面方向图，中心通孔的直径应大于4mm。

所述介质谐振器横截面的外轮廓为矩形或圆形或椭圆形。

有益效果：本发明的双频线极化全向天线，采用传统PCB工艺结合介质谐振器加工技术，易于设计和集成。

与现有天线相比，本发明具有如下优点：

1)   该天线设计简单，只需要调节单极子天线尺寸工作在一个频段，调节介质谐振器的尺寸工作在另一频段，便可实现天线工作在所需的两个频段，而不需考虑其耦合效应。

2)   该天线使用介质谐振器，欧姆损耗小，辐射效率可达到90%以上。

3)   该天线使用基片集成同轴线馈电，馈线辐射几乎没有，故能工作在高频段，且天线交叉极化小。

4)   该天线具有一定的频率选择性，可以有效抑制带外干扰。

5)   回波损耗小，在整个工作带内，小于-20dB。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明实施例的立体图；

图4为天线的反射系数；

图5为在频率2.4GHz的H面方向图；

图6为在频率5.1GHz的H面方向图；

图7为在频率5.5GHz的H面方向图；

图8为在频率5.9GHz的H面方向图；

图9为双频天线的辐射效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-3所示，适用于无线局域网的2.4/5GHz双频全向天线，该天线由基片集成同轴线1和矩形介质谐振器2组成，基片集成同轴线1用标准印刷电路板工艺加工。介质谐振器2的尺寸由工作频率计算得出，基片集成同轴线1由上表面金属11、下表面金属12、三层介质基片13、屏蔽通孔14和中心导带16组成，基片集成同轴线1的宽度比介质谐振器2的宽度宽1-2mm。

多个屏蔽通孔14均匀地设在基片集成同轴线1的两边缘；基片集成同轴线1的一端作为馈电端，另一端的三层介质基片13的一部分和中心导带16伸出介质谐振器2的中心通孔21部分为单极子天线3，单极子天线3长度为其工作频率的1/4波长。为了减小中心导带16和介质谐振器2的耦合作用因而恶化天线的H面方向图，中心通孔21的直径应大于4mm。介质谐振器2远离单极子天线3的一端端部设有馈电贴片22，两个馈电贴片22上下对称焊接或粘贴在介质谐振器2的端部；基片集成同轴线1上方的馈电贴片22的下端穿入通过连接通孔15中，与中心导带16连接；基片集成同轴线1下方的馈电贴片22的上端穿入通过连接通孔15中，与中心导带16连接；馈电贴片22激励介质谐振器2工作。

图4给出了天线的反射系数结果。在2.4GHz，双频天线的驻波带宽超过100MHz，在5GHz，驻波带宽超过1GHz。图5至图8给出了天线的辐射方向图。H面方向图的全向性平稳，而且两个频点的交叉极化都大于25dB。图9给出了天线的辐射效率，在2.4GHz频段，天线辐射效率大于85%，在5GHz频段，辐射效率大于90%。仿真结果表明，根据本发明公开双频天线可同时工作在2.4GHz和5GHz频段，完全能够满足IEEE 802.11a/b/g/n/ac标准所需双频的要求。