一种基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线的制作方法

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线。


背景技术：

2.随着现代无线通讯技术的迅猛发展，通信频段越来越细化的同时，对无线端也提出了更高的要求。多频段共存成为我国现阶段通信发展的主要趋势，同时，为了解决信道容量不足和信号覆盖盲区等问题，造成了无线通信设备数量的成倍增加，使得天线资源愈发紧张，双频天线能够工作在两个频段，可以缓解以上问题，成为了天线领域研究的热点之一。
3.目前，已经有国内外许多学者通过谐振分支、倍频设计或宽带天线刻蚀缝隙形成陷波等方法设计出很多多频天线，然而传统的多频天线在工作时需要额外的滤波结构来抑制带外干扰，这样作为无线通信系统射频前端的重要原器件，多频天线的尺寸大小和性能好坏直接影响着整个系统的尺寸和性能。
4.因此，作为通信系统中比较大的原器件，如何保证高性能的同时，避免天线的体积增大，甚至进一步减小天线的体积，是目前本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，以保证高性能的同时，避免天线的体积增大，甚至进一步减小天线的体积。
6.为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
7.一种基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，包括：第一层介质板和第二层介质板，第一层介质板的下表面覆盖至第二层介质的上表面；其中，第一层介质板的下表面具有对称音叉型的单极子天线；第二层介质板的上表面为接地层，接地层上刻蚀有一条矩形缝隙，并且矩形缝隙与对称音叉型的单极子天线交叉；第二层介质板的下表面具有形状为十字型的微带线，并且微带线的顶段刻蚀有由顶端向内凹的缝隙，以将微带线的顶段分为长度不同的多个枝节，多个枝节与矩形缝隙交叉。
8.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，第一介质板和第二介质板均为矩形介质板。
9.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，第一介质板和第二介质板的尺寸均为34mm
×
30mm
×
0.8mm。
10.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，第一层介质板和第二层介质板的材料为fr4。
11.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，对称音叉型的单极子天线包括：矩形天线主干、凹型天线枝节和两个天线次枝节；其中，矩形天线主干前端的宽度逐渐减小，并且与凹型天线枝节的底端连接，凹型天线枝节的相对两个叉臂的顶端
均与一个向外延伸的天线次枝节连接。
12.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，矩形天线主干的宽度为0.8mm，矩形天线主干的等宽度部分的长度为11.4mm，矩形天线主干的变宽度部分的长度为2mm，凹型天线枝节的底端的宽度为4.8mm，天线次枝节的长度为9.1mm，天线次枝节的宽度为1.65mm。
13.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，矩形缝隙与单极子天线的矩形天线主干垂直交叉。
14.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，多个枝节与矩形缝隙垂直交叉。
15.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，矩形缝隙的长度为19mm，矩形缝隙的宽度为3.5mm。
16.如上所述的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，其中，优选的是，微带线的顶段具有3个不同长度的枝节；其中，位于一边的枝节的长度为5.5mm，位于中间的枝节的长度为8mm，位于另一边的枝节的长度为5mm；微带线的底段的宽度为2mm，微带线的两个侧段的长度均为7mm。
17.相对上述背景技术，本技术所提供的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线的第二层介质板下表面的微带线通过第二层介质板上表面的矩形缝隙给第一层介质板下表面的对称音叉型的单极子天线馈电。另外，由于微带线的顶段具有不同长度的枝节，从而使得对称音叉型的单极子天线正常工作在3.5
‑
3.6ghz和4.48
‑
4.56ghz两个频段，并且在带外产生抑制，产生了滤波响应，使得对称音叉型的单极子天线在2.46ghz、4.3ghz和5.5ghz处产生了三个辐射零点，代替了传统滤波器的效果，避免对称音叉型的单极子天线的体积增大，甚至进一步减小了对称音叉型的单极子天线的体积。此外，由于微带线的顶段具有不同长度的枝节，从而还使得对称音叉型的单极子天线的阻抗匹配达到很好的效果，保证了对称音叉型的单极子天线具有高性能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术实施例所提供的基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线的立体图；
20.图2是本技术实施例所提供的第一层介质板的示意图；
21.图3是本技术实施例所提供的第二层介质板的示意图；
22.图4是本技术实施例所提供的第二层介质板的侧面示意图；
23.图5是本技术实施例所提供的s11及增益示意图；
24.图6是本技术实施例所提供的天线增益的示意图；
25.图7是本技术实施例所提供的天线s参数的示意图；
26.图8是本技术实施例所提供的天线辐射模式的示意图；
27.图9是本技术实施例所提供的天线电流分布的示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
29.请参阅图1、图2、图3和图4，本技术提供了一种基于缝隙耦合馈电的双频滤波天线，包括：第一层介质板110和第二层介质板120，第一层介质板110的下表面覆盖至第二层介质120的上表面。在本技术中第一层介质板110和第二层介质板120的材料优选为fr4(fr4为由环氧树脂 玻璃布压合而成的双面覆铜pcb板材，其相对介电常数为2.55，损失正切为0.0029)。另外，本技术中的第一介质板110和第二介质板120均为矩形介质板，优选的，其尺寸为34mm
×
30mm
×
0.8mm。
30.其中，第一层介质板110的下表面具有对称音叉型的单极子天线111，具体的，该对称音叉型的单极子天线111可以是镀至第一层介质板110的下表面，并且形状为对称音叉状的一层单极子天线膜。
31.在本技术中，对称音叉型的单极子天线111包括：矩形天线主干1111、凹型天线枝节1112、两个天线次枝节1113，其中，矩形天线主干1111前端的宽度逐渐减小，并且与凹型天线枝节1112的底端连接，凹型天线枝节1112的相对两个叉臂的顶端均与一个向外延伸的天线次枝节1113连接。在本技术中，矩形天线主干1111的宽度为0.8mm，矩形天线主干1111的等宽度部分的长度为11.4mm，矩形天线主干1111的变宽度部分的长度为2mm，凹型天线枝节1112的底端的宽度为4.8mm，天线次枝节1113的长度为9.1mm，天线次枝节的宽度为1.65mm。
32.第二层介质板120的上表面为接地层，接地层上刻蚀有一条矩形缝隙121，并且矩形缝隙121与对称音叉型的单极子天线111交叉。优选的，矩形缝隙121与单极子天线111的矩形天线主干1111垂直交叉。具体的，第二层介质板120的上表面覆盖一层铜膜，该铜膜接地，所以该铜膜为接地层，在铜膜上刻蚀有一条矩形的缝隙121。在本技术中，矩形缝隙121的长度为19mm，矩形缝隙121的宽度为3.5mm。如图5所示，通过设置不同长度的矩形缝隙121，从而使得单极子天线111具有不同的s11及增益。
33.第二层介质板120的下表面具有形状为十字型的微带线122，微带线122是由支在第二层介质板120上的单一导体带构成的微波传输线，并且微带线122的顶段刻蚀有由顶端向内凹的缝隙，以将微带线122的顶段分为长度不同的多个枝节，多个枝节与矩形缝隙121交叉。优选的，多个枝节与矩形缝隙121垂直交叉。在本技术中，优选将微带线122的顶段分为3个不同长度的枝节，具体的，位于一边的枝节的长度为5.5mm，位于中间的枝节的长度为8mm，位于另一边的枝节的长度为5mm。在此基础上，微带线122的底段的宽度为2mm，微带线122的两个侧段的长度均为7mm。如图6所示，通过设置不同长度的微带线122，从而使得单极子天线111具有不同的增益。
34.使用时，第二层介质板120下表面的微带线122通过第二层介质板120上表面的矩形缝隙121给第一层介质板110下表面的对称音叉型的单极子天线111馈电。另外，由于微带线122的顶段具有不同长度的枝节，从而使得对称音叉型的单极子天线111正常工作在3.5
‑
3.6ghz和4.48
‑
4.56ghz两个频段，并且在带外产生抑制，产生了滤波响应，使得对称音叉型
的单极子天线111在2.46ghz、4.3ghz和5.5ghz处产生了三个辐射零点，代替了传统滤波器的效果，避免对称音叉型的单极子天线111的体积增大，甚至进一步减小了对称音叉型的单极子天线111的体积。此外，由于微带线122的顶段具有不同长度的枝节，从而还使得对称音叉型的单极子天线111的阻抗匹配达到很好的效果(如图7所示的单极子天线111的s参数，如图8所示的单极子天线111的辐射模式，如图9所示的单极子天线111的电流分布)，保证了对称音叉型的单极子天线111具有高性能。
35.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。