CN102938501A - 宽带双向微带天线 - Google Patents

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Abstract

宽带双向微带天线，涉及一种微带天线。设有双面敷铜介质基板，在基板正面上印制有带两个相对中心位置反对称L形槽的平行四边形结构振子；基板反面上全部敷铜。在正面上，平行四边形的上下边分别与基板的上下边平行，且平行四边形居中放置在基板上。两个L形槽相对于中心点反方向对称放置并分别刻蚀至平行四边形的上下两边，L形槽的其中一臂与平行四边形的上下边垂直，另外一个臂与平行四边形的上下边平行。反面全部敷铜作为接地面。从正面平行四边形的中心位置钻一个通孔至反面，用一个50Ω的同轴线接头通过通孔从反面对平行四边形振子进行馈电。具有双向特性、宽频带、低剖面、增益高、辐射效率高、结构简单。

Description

宽带双向微带天线
技术领域
本发明涉及一种微带天线，尤其是涉及一种可用于移动通信直放站的DCS1800通信协议，在平行四边形振子体开槽的宽带双向微带天线。
背景技术
直放站是目前移动通信系统中通常采用的，用于提高移动通信覆盖广度和通信容量的设备。直放站通常应用在一些特殊应用场景，如窒内走廊、狭窄街道、隧道、高速公路，在这些场合中，一般要求直放站天线应具有：双向辐射、宽频带、高增益特性。同时，为了进一步减小天线设备的体积，要求天线要具有低剖面特性。
目前，已经有部分的研究人员做过关于具有双向辐射特性的天线的研究，提出了多种实现双向特性的天线结构。常见的结构有：平面阵列天线和两个背靠背定向天线[1~3]。LongshengLiu等人采用六个折合偶极子共线组阵，在两个端射方向实现了约9.05dBi增益。但阵列天线馈电结构复杂，天线面积较大[1]。X.Li,L.Yang,S.-X.Gong等人利用偶极子天线组成阵列实现了可工作在2.4/5.8GHz的双频双向天线，在2.4GHz和5.8GHz频段上，天线在两端射方向上的方向系数分别达到4.5～5.9dB和6.1～8.9dB[2]。也有相关的文献提出了利用单个天线元实现双向辐射特性。实现双向辐射特性的天线结构有：环形天线、嵌套于接地环的单（双）极天线[4~6]。刘聪,薛锋章等人将一个单极子天线嵌套在一个U形的接地面上，实现了天线的双向特性，在所有的工作频点上天线在两个端射方向上的增益都在4.8dBi以上。但这些利用单个天线元实现双向特性的天线都是采用立体结构，无法实现低剖面。H.Arai等人通过H形接地面和曲柄形馈电结构的微带天线，真正实现了双向辐射低剖面天线结构[7]。如在两侧添加无源引向贴片，其端射增益可达到5.71dBi[8]。但该结构接地面需要H形开口，应用时要求离物理地面有一定高度。
参考文献：
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发明内容
本发明的目的在于提供一种具有双向特性、宽频带、低剖面、增益高、辐射效率高、结构简单的宽带双向微带天线。
本发明设有双面敷铜介质基板，在基板正面上印制有带两个相对中心位置反对称L形槽的平行四边形结构振子；基板反面上全部敷铜。在正面上，平行四边形的上下边分别与基板的上下边平行，且平行四边形居中放置在基板上。两个L形槽相对于中心点反方向对称放置，两个L形槽分别刻蚀至平行四边形的上下两边，L形槽的其中一臂与平行四边形的上下边垂直，为纵向臂，另外一个臂与平行四边形的上下边平行，为横向臂。反面全部敷铜作为接地面。从正面平行四边形的中心位置钻一个通孔至反面，用一个50Ω的同轴线接头通过通孔从反面对平行四边形振子进行馈电。
所述基板是F4BK-2双面敷铜介质基板，基板的长度可为110±0.1mm，宽度可为70±0.1mm，厚度可为3mm；敷铜介质基板的相对介电常数εr可为4.3。
所述的平行四边形结构振子的边长可为87.9±0.1mm，宽可为41.8±0.1mm，上下边错开距离可为7.7±0.1mm。两个形状大小相同的L形槽反对称放置。L形槽的纵向臂长度可为34.5±0.1mm，纵向臂宽度可为2.7±0.1mm，横向臂长度可为4.8±0.1mm，横向臂宽度可为4.1±0.1mm。
与现有的印制直放站天线相比，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：
具有双向辐射特性、宽频带、低剖面、增益高、结构简单、生产成本低。其相对带宽为5.8%两端射方向增益约为4.3dBi，在天线的工作频带内，天线辐射场为具有一定倾角的线极化。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的回波损耗性能图。在图2中，横坐标表示频率Frequency(GHz)，纵坐标表示馈电端口反射系数S11(dB)，曲线a表示仿真结果simulation；曲线b表示实测结果measure。
图3为本发明实施例的在频率为1.79GHz时的yoz面方向图。
图4为本发明实施例的在频率为1.85GHz时的yoz面方向图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参见图1，本发明设有双面敷铜介质基板1，介质基板的正面为平行四边形振子体2、L形槽3。
介质基板1采用普通的F4BK-2双面敷铜电路基板其长为110.0mm±0.1mm，宽为70.0mm±0.1mm，厚度为3mm；敷铜介质基板的相对介电常数εr为4.3。平行四边形振子体2边长为87.9±0.1mm，宽为41.8±0.1mm，上下边错开距离为7.7±0.1mm。两个反对称L形槽3的间距为6.8±0.1mm，L形槽的纵向臂长度为34.5±0.1mm，纵向臂宽度为2.7±0.1mm，横向臂长度为4.8±0.1mm，横向臂宽度为4.1±0.1mm。
参见图2，图2给出了本发明实施例的端口反射系数(dB)性能图。从图2可以看出，天线-10dB的工作带宽范围1.776~1.865GHz，绝对带宽为105MHz，相对带宽约为5.8%。
参见图3和4，由图3和4可见，工作频率为1.79GHz和时在yoz平面上，即E面上的方向图，在工作频带内天线近似具有双向辐射特性，最大辐射方向向+z轴即辐射元法向偏移。在1.79GHz谐振频点，最大辐射方向为与辐射元向成50°夹角的方向，其增益约为4.3dBi；在1.85GHz谐振频点，最大辐射方向与+z轴夹角为54°，其增益约为4.3dBi。

Claims (7)

1.宽带双向微带天线，其特征在于设有双面敷铜介质基板，在基板正面上印制有带两个相对中心位置反对称L形槽的平行四边形结构振子；基板反面上全部敷铜；在正面上，平行四边形的上下边分别与基板的上下边平行，且平行四边形居中放置在基板上；两个L形槽相对于中心点反方向对称放置，两个L形槽分别刻蚀至平行四边形的上下两边，L形槽的其中一臂与平行四边形的上下边垂直，为纵向臂，另一臂与平行四边形的上下边平行，为横向臂；反面全部敷铜作为接地面；从正面平行四边形的中心位置钻一个通孔至反面，用一个50Ω的同轴线接头通过通孔从反面对平行四边形振子进行馈电。
2.如权利要求1所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述基板是F4BK-2双面敷铜介质基板。
3.如权利要求2所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述基板的长度为110±0.1mm，宽度为70±0.1mm，厚度为3mm。
4.如权利要求1所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述敷铜介质基板的相对介电常数εr为4.3。
5.如权利要求1所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述平行四边形结构振子的边长为87.9±0.1mm，宽为41.8±0.1mm，上下边错开距离为7.7±0.1mm。
6.如权利要求1所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述两个形状大小相同的L形槽反对称放置。
7.如权利要求1所述的宽带双向微带天线，其特征在于所述L形槽的纵向臂长度为34.5±0.1mm，纵向臂宽度为2.7±0.1mm，横向臂长度为4.8±0.1mm，横向臂宽度为4.1±0.1mm。
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