应用于WLAN/WiMAX的共面波导馈电三频天线

摘要

应用于WLAN/WiMAX的共面波导馈电三频天线，涉及三频天线。设有介质基板，在介质基板上涂覆有金属层，在金属层上刻蚀有四对左右对称的矩形缝隙。所述四对左右对称的矩形缝隙沿介质基板的馈电结构一侧中心线对称布置。所述介质基板的下表面无金属层。采用共面波导馈电，通过缝隙辐射，2.4GHz频段、5.2GHz频段、5.8GHz频段内的S11参数均在-10dB以下。可用于WLAN/WiMAX的2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz频段。

说明书

技术领域

本发明涉及三频天线，尤其是涉及通过采用共面波导馈电，缝隙辐射的应用于 WLAN/WiMAX的共面波导馈电三频天线。

背景技术

随着无线通信系统的迅猛发展，特别是无线局域网WLAN及全球微波互联接入网络 WiMAX的应用，对作为无线发射与接收终端的天线提出了新的要求，一方面要求天线能够 具有高增益，强定向性的辐射特性；另一方面，在要求天线能够兼容多个频段，并且具备小 型化等性能优点。为了适应通信系统的小型化及多频一体化的工作环境，作为无线接收与发 射的天线单元，具有小型化、多频段的发展要求。

无线局域网WLAN和全球微波互联接入网络WiMAX作为新的无线通信技术，已经渗入 到工业、医疗和商业的应用中。WLAN/WiMAX是利用无线通信技术在空中传输数据，包括 话音、图片和视频信号等，使用户可以在任何时间和任何地点交换信息，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，同时还具有QoS保障、传输速率高以及业务 丰富多样等优点，无线通信将传统的计算机网络逐渐地进化为移动网络。IEEE标准规定 WLAN具有三个不同的频段，分别为2.4～2.484GHz，5.15～5.35GHz和5.725～5.825GHz， WiMAX同样具有三个不同的频段，分别为2.5～2.69GHz，3.3～3.79GHz，5.25～5.85GHz。随 着无线通信使用人数的不断增加，紧张的频谱资源要求天线能够应用于多个频段，增加无线 通信的容量。设计小型化、宽频带、多频带，低成本、易于集成化的WLAN/WiMAX的手持 终端天线具有重要的研究意义。

近年来，缝隙天线在WLAN/WiMAX中应用越来越广泛，由于其制作简单，结构简单， 性能较好，因此得到广泛的应用。如采用小屋型槽，三个对称的Y型辐射结构实现了WiMAX 的5.25～5.85GHz和WLAN的5GHz频段(KareemullaS,GunavathiN,RaghavanS.Compacthigh gainCPW-fedslotantennaforWLAN/WiMAXapplications[C].WirelessCommunication, VehicularTechnology,InformationTheoryandAerospace&ElectronicSystemsTechnology (WirelessVITAE),20112ndInternationalConferenceon.IEEE,2011:1-5.)。使用矩形加载单极天 线和倒L型槽结构也实现WLAN2.45GHz、3.5GHz及其WiMAX5.8GHz频段(ChenH,YangX, YinYZ,etal.Tri-bandrectangle-loadedmonopoleantennawithinverted-lslotfor WLAN/WiMAXapplications[J].ElectronicsLetters,2013,49(20):1261-1262.)。这些方法虽然都实 现了应用缝隙天线实现兼容WLAN和WiMAX频段，但结构稍微复杂，不利于加工和制作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于WLAN/WiMAX的共面波导馈电三频天线

本发明设有介质基板，在介质基板上涂覆有金属层，在金属层上刻蚀有四对左右对称的 矩形缝隙。

所述四对左右对称的矩形缝隙沿介质基板的馈电结构一侧中心线对称布置。

所述介质基板可采用正方形介质基板。

所述介质基板的下表面无金属层。

与现有技术比较，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：

采用共面波导馈电，通过缝隙辐射，2.4GHz频段、5.2GHz频段、5.8GHz频段内的S11 参数均在-10dB以下。本发明天线可用于WLAN/WiMAX的2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz频段。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构图。

图2为本发明实施例的整体结构尺寸图。

图3为天线S11的仿真值。

图4为天线2.45GHz频段的E面和H面方向图。曲线a1是2.45GHz的E面方向图，曲线b1是 2.45GHz的H面方向图。

图5为天线3.5GHz频段的E面和H面方向图。曲线a2是3.5GHz的H面方向图，曲线 b2是3.5GHz的E面方向图。

图6为天线5.8GHz频段的E面和H面方向图。曲线a3是5.8GHz的E面方向图，曲线b3是 5.8GHz的H面方向图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1和2，本发明实施例设有介质基板1，在介质基板1上涂覆有金属层5，在金属 层5上刻蚀有四对左右对称的矩形缝隙2、3、4和6。

所述四对左右对称的矩形缝隙2、3、4和6沿介质基板1的馈电结构一侧中心线对称布 置。

所述介质基板1为正方形结构，介质基板1的边长L为44～47mm，厚度h为1.8～2.0mm，介 质基板1的相对介电常数为1.8～2.0，所述矩形缝隙2的长度L1为28～31mm，优选30mm，宽度 L2为1.4～1.65mm，优选1.58mm，矩形缝隙3的长度L5为28～35mm，优选30mm，宽度L7为 2.0～3.0mm，优选2.5mm，矩形缝隙4的长度L8为11～14mm，优选12mm，宽度L4为2.2～2.5mm， 优选2.4mm，矩形缝隙6的长度L10为44～48mm，优选46mm，宽度为(L6-L9)/2＝0.4～0.6mm， 优选0.5mm。

参见图3，三频天线S11频率曲线的仿真值图。由S11仿真曲线可见，2.4GHz频段的的 -10dB带宽范围为2.40～2.58GHz，3.5GHz频段的-10db带宽范围为3.35～3.75GHz，5.8GHz频 段的-10db带宽范围为5.65～5.90GHz。

参见图4～6分别为2.45GHz、3.5GHz、5.8GHz的E面和H面方向图。

随着现代无线通信技术的迅速发展，无线局域网WLAN和全球微波互联技术WiMAX得 到广泛应用。WLAN是利用无线通信技术在空中传输数据、音频信号，使用户可以随时随地 地交换信息。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，实 现较远传输距离。WLAN主要工作在2.45GHz(2.4～2.484GHz)、5.2GHz(5.15～5.35GHz)、 5.8GHz(5.725～5.825GHz)，而WiMAX主要工作2.5GHz(2.5～2.69GHz)、3.5GHz (3.4～3.69GHz)、5.5GHz(5.25～5.85GHz)频段。随着通信设备对小型化的要求不断增加,因 此小型化多频段天线具有重要的应用价值，同时工作在多个频段的通信系统成为无线通信研 究的一个重要方向。本发明设计了一款三频天线，采用共面波导方式馈电，结构简单新颖， 性能较好，可同时工作在WLAN的2.45GHz和5.8GHz频段，以及WiMAX的3.5GHz频段， 三个频段内的S11均小于-10dB，可同时应用于WLAN和WiMAX通信系统。