一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线

摘要

本发明公开一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其包括介质基板、位于介质基板上表面的微带结构、位于介质基板下表面的金属地板；所述微带结构包括一个微带馈线、与所述微带馈线连接的第一辐射段、与所述第一辐射段连接的第二辐射段。本发明的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其结构紧凑，可设计成小尺寸，具有良好辐射特性。该天线通过不同的谐振单元，分别谐振在不同的频率，实现了WLAN/WIMAX天线的小型化及双频段，适用于WLAN2.45GHz和WIMAX3.5GHz。

说明书

技术领域

本发明涉及小型微带天线领域，尤其涉及一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线。

背景技术

目前，随着现代无线通信技术的飞速发展，无线局域网（WirelessLocalAreaNetworks,WLAN）和全球微波互联（WorldwideInteroperabilityMicrowaveAccess,WiMAX）得到广泛的应用。WLAN利用无线通信技术在空中传输数据，使用户可以随时的进行信息的交换。WiMAX则是一种新兴的宽带无线接入技术，能够提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km，能够满足高速移动用户的需求。天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能优劣将对通信性产生重大影响。目前WLAN主要工作频率在2.4GHz（2.4-2.484GHz），5.2GHz（5.15-5.35GHz）、5.8GHz（5.725-5.825GHz）。而对于WIMAX，目前各国没有统一的频率划分标准，目前频率划分主要集中在2.5GHz（2.5-2.69GHz）、3.5GHz（3.4-3.7GHz）、5.5GHz（5.25-5.85GHz）等频段。随着WLAN和WiMAX技术在无线通信领域得到普遍的应用，针对于WLAN/WiMAX的小型化多频段微带天线成为天线领域研究热点之一。

随着集成电路的快速发展，系统设备向多功能一体化，小型化、模块化、智能化的方向不断发展。作为无线通信系统的终端元件，现代电子产品对天线提出了更高的性能要求：宽带、多频段、小型、易于制造等，这一要求也促进了天线向小型化、多频段方向发展。由于无线通信的广泛应用，使得频谱资源变得越来越紧张，因此设计小型化、低成本、双频或多频的WLAN/WiMAX天线具有重要意义。而在设计多频段天线时，微带天线因为结构简单、制作容易、成本低、易与微波电路集成等优点，得到广泛的应用。目前实现微带天线多频，小型化的工作主要有以下方法：（1）采用多层重叠贴片技术，利用两个贴片层叠的方式形成两个谐振器对应着不同的谐振频率进行双频辐射，但结构较复杂；（2）在天线辐射贴片上开槽，但会改变原来的电流路径，影响天线的辐射特性；（3）将两个窄带谐振单元合并成一个双频天线单元，但因此会增加天线的尺寸。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线，旨在解决现有的天线结构复杂、尺寸较大、性能受到影响等问题。

本发明的技术方案如下：

一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，包括介质基板、位于介质基板上表面的微带结构、位于介质基板下表面的金属地板；所述微带结构包括一个微带馈线、与所述微带馈线连接的第一辐射段、与所述第一辐射段连接的第二辐射段。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述第一辐射段为矩形环结构。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述第二辐射段为L型结构。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述微带馈线还与一个弯折的第一辐射金属带连接。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述微带馈线与第一辐射金属带之间还设置有连接于微带馈线的第二辐射金属带。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述第二辐射金属带为弯折结构。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述第二辐射段处于第一辐射段内。

所述的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其中，所述介质基板为FR4基板。

有益效果：本发明的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其结构紧凑，可设计成小尺寸，具有良好辐射特性。该天线通过不同的谐振单元，分别谐振在不同的频率，实现了WLAN/WIMAX天线的小型化及双频段，适用于WLAN2.45GHz和WIMAX3.5GHz。

附图说明

图1为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线第一视角的结构示意图。

图2为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线第二视角的结构示意图。

图3为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线的回波损耗曲线图。

图4为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线在2.45GHz的E面和H面的方向图。

图5为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线的在3.5GHz的E面和H面的方向图。

具体实施方式

本发明提供一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图，图1和图2为本发明一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线较佳实施例不同视角的结构示意图，如图所示，其包括介质基板1、位于介质基板1上表面的微带结构、位于介质基板1下表面的金属地板（接地部分）；所述微带结构包括一个微带馈线2、与所述微带馈线2连接的第一辐射段3、与所述第一辐射段3连接的第二辐射段4。本发明的单极子双频带WLAN/WiMAX天线，其结构紧凑，可设计成小尺寸，具有良好辐射特性。该天线通过不同的谐振单元，分别谐振在不同的频率，即WLAN2.45GHz和WIMAX3.5GHz。通过改变谐振单元的尺寸可以改变天线的谐振频率。实现了WLAN/WIMAX天线的小型化及双频段，适用于WLAN2.45GHz和WIMAX3.5GHz。

具体如图1所示，所述第一辐射段3为矩形环结构。通过所述矩形环结构来实现2.45GHZ的辐射。

所述第二辐射段4为L型结构。L型结构的第二辐射段4可减小天线尺寸，并增加谐振路径。第一辐射段3与第二辐射段之间通过第三辐射金属带5连接，所述第三辐射金属带5一端连接在L型结构长边的中部，另一端连接在矩形环结构顶边的中部。

所述微带馈线2还与一个弯折的第一辐射金属带6连接。所述的第一辐射金属带6其形成一个倒勾形的结构，并且各段均为直线结构。

所述微带馈线2与第一辐射金属带6之间还设置有连接于微带馈线2的第二辐射金属带7。第一辐射金属带6和第二辐射金属带7的引入使3.5GHz阻抗匹配，增加了带宽。通过改变第一辐射金属带6和第二辐射金属带7的大小可以实现3.5GHz的阻抗匹配。具体可应用高频仿真软件HFSS对天线进行仿真计算和优化设计，以获得最佳尺寸和调谐关系。

所述第二辐射金属带7优选也为弯折结构。通过L型结构的第二辐射段4和弯折的金属带来实现3.5GHz的辐射。

所述第二辐射段4优选处于第一辐射段3内，即所述的第二辐射段4处于第一辐射段3的矩形环结构内，这种结构增加了天线的谐振路径，进而减小了天线的尺寸，同时增加了天线的有效带宽。

所述介质基板1为FR4基板（即环氧板）。FR4的相对介电常数是4.4，介质损耗为0.02。

这样，本发明所述的双频带WLAN/WIMAX天线为一种基于微带贴片的单极子天线，通过一个微带馈线2和矩形环结构的第一辐射段3来实现2.45GHz的辐射，通过与第一辐射段3连接的L型结构的第二辐射段4和与微带馈线2相连接的第一辐射金属带6来实现3.5GHz的辐射，本发明适用于WLAN2.45GHz和WiMAX3.5GHz，结构简单，易于制作，成本低。

作为举例，如图1和图2所示，实施例中的天线各参数的尺寸为：

介质基板1的长和宽分别L=16cm，W=28mm，厚度为1.6mm；介质基板1的下表面的金属地板8的尺寸为p1=1mm，L=16mm；微带馈线2的长度K=14mm，宽度w1=1.5mm；第一辐射段3的各参数分别为长度L1=14mm，宽度L2=14mm，下部间隙宽w2=1mm，侧边间隙宽w3=1mm；第二辐射段4的尺寸分别是宽度n2=5mm，长边间隙宽w5=1mm；第一辐射段3和第二辐射段4相连接的第三辐射金属带5的尺寸为长度n1=1mm，宽度w4=0.5mm；与微带馈线2相连接的第二辐射金属带7的尺寸为长度m4=4mm，宽度w7=0.5mm；与微带馈线2相连接的第一辐射金属带6的尺寸为长边长度m1=5mm，宽度m2=5mm，短边长度m3=4mm，中部间隙宽w6=1mm。

本发明中，双频单极子天线WLAN/WiMAX各项性能指标采用HFSS软件进行测试，所得的回波损耗曲线如图3所示。由图可见，-10dB以下的工作频段为2.35GHz～2.49GHz和3.36GHz～3.66GHz，所以带宽符合工作要求，达到了良好的阻抗匹配效果。图4为单极子双频带WLAN/WiMAX天线在2.45GHz时的E面和H面方向图，由图可见，在频率2.45GHz时，增益为1.66dBi，图5为单极子双频带WLAN/WiMAX天线在3.5GHz时的E面和H面方向图，由图可见，在频率为3.5GHz时，增益为1.55dBi，所以本发明具有良好的全向性。本发明的天线的回波损耗满足带宽要求，天线的方向图E面类“8”字形方向图，H面为全向方向图，增益满足天线的要求。馈电方式为微带线馈电。

与已有技术相比，本发明的技术特点和效果如下：

本发明通过在一个矩形环结构的第一辐射段内引入一个呈L型的第二辐射段和在微带馈线上设置弯折的金属带实现了2.45GHz和3.5GHz的辐射，这种结构增加了天线的谐振路径，进而减小了天线的尺寸，同时增加了天线的有效带宽。

本发明中天线具有紧凑的结构（28mm*16mm*1.6mm），能很容易的集成到WLAN和WiMAX设备中。

弯折的金属带增加了天线的带宽，实现了多频的设计，具有良好的匹配特性，天线的方向图在所有的工作频段内相对稳定。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。