專利名稱：一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信天線領(lǐng)域，尤其涉及一種工作于多頻段的寬頻天線。
背景技術(shù)：
移動(dòng)通信的特點(diǎn)與難點(diǎn)在于無線信道的復(fù)雜性，在無線服務(wù)區(qū)內(nèi)往往存在許多弱 信號區(qū)或盲區(qū)，如地下停車場、隧道、大型賓館的內(nèi)部等等，故室內(nèi)覆蓋是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè) 重要組成部分。通常在無線通信中使用的天線多為單方向性定向輻射和方位面全向輻射的 天線，但在特殊的環(huán)境下，如室內(nèi)覆蓋的狹長環(huán)境，要求一種具有雙向輻射能力的天線。同 時(shí)為了節(jié)省室內(nèi)覆蓋的投入，往往要求輻射天線能工作在多頻段天線，即服務(wù)于多種制式。 現(xiàn)在常用的雙向天線主要是由全向天線組成陣的方法(如二元陣)或者是兩相同的單向定 向輻射天線背靠背來架設(shè)的方法來實(shí)現(xiàn)，這兩種方法都是用相同的天線通過機(jī)械組合來實(shí) 現(xiàn)的，它們都有體積大的缺點(diǎn)，在室外環(huán)境或?qū)臻g體積沒有特別限制的場合尚可使用，在 室內(nèi)環(huán)境或空間受限或空間受限的場合則常常無法使用。 而且，現(xiàn)有的天線產(chǎn)品往往工作在比較單一的頻段，或只能兼顧從CDMA800到 UMTS，但往下無法兼顧700MHz以及往上無法擴(kuò)展到更高的2. 4G及3. 5G的WLAN頻段，此時(shí) 為了多個(gè)波段同時(shí)工作，往往需要使用多個(gè)天線，既增加了系統(tǒng)布局的成本，也使系統(tǒng)布局 變得復(fù)雜，不利于后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，因此需要有一種新的方法來實(shí)現(xiàn)一種體積小，可多頻工 作的雙向天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊、成本低的寬頻雙向輻射天線。 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，包括有反射板，其特征在于 反射板上安裝有介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片的兩個(gè)表面分別設(shè)有饋電電路的主傳輸線和至少兩 個(gè)不同頻段的對稱振子，每一個(gè)對稱振子的兩個(gè)振子臂分別位于介質(zhì)基片的兩個(gè)表面且分 別與介質(zhì)基片的兩個(gè)表面上的主傳輸線連接，各對稱振子相對于反射板高度約為該振子工 作波長的二分之一。 上述天線饋電電路的饋電點(diǎn)靠近最短振子臂的一端。 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，其特征在于介質(zhì)基片兩表面上的主傳輸線頂端的短 路通孔相連接構(gòu)成一段短路枝節(jié)。 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，其特征在于振子通過介質(zhì)基片兩表面上的主傳輸線
頂端的開路段構(gòu)成開路枝節(jié)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下 1、各個(gè)輻射振子與反射板間高度均取為其相應(yīng)工作波長的一半左右。這樣， 本發(fā)明不僅在很寬頻段內(nèi)具有良好的駐波特性，而且在工作頻段內(nèi)具有良好的雙向輻 射特性，滿足室內(nèi)覆蓋需求。利用本文中的新技術(shù)，可完成工作頻率為700MHz-960MHz， 1710MHz-2700MHz，3300-3500MHz的超寬頻雙向天線的實(shí)例，該天線在整個(gè)工作范圍內(nèi)增益均可達(dá)到5dBi以上，覆蓋了 GSM， CDMA， WCDMA， CDMA2000等當(dāng)代主流移動(dòng)通信系統(tǒng)所需求 的頻段。 2，采用輻射與饋電結(jié)構(gòu)一體化的技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，便于批量生產(chǎn)。整個(gè)輻 射及饋電系統(tǒng)可由一塊雙面覆銅板(PCB板)完成，體積小，生產(chǎn)及調(diào)試方便；而且裝配簡 便，減少了大量的焊接工作，縮短了裝配周期，產(chǎn)品一致性好，非常適宜大批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的介質(zhì)基片上正面電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的介質(zhì)基片上背面電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的駐波實(shí)測圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一，參考圖1和圖2，一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，在反射板13上 安裝有作為介質(zhì)基片的PCB板14，在介質(zhì)基片的兩個(gè)表面分別設(shè)有饋電電路的主傳輸線15 和12個(gè)不同頻段的對稱振子1(1' )、2(2' )、3(3' )、4(4' )、5(5' )、6(6' )、7(7')、 8(8' )、9(9' )、10(10' )、11(11' )、12(12')，每一個(gè)對稱振子的兩個(gè)振子臂分別位于 介質(zhì)基片的兩個(gè)表面且分別與介質(zhì)基片的兩個(gè)表面上的主傳輸線15、16連接，各對稱振子 相對于反射板高度約為該振子工作波長的二分之一，各對稱振子的每個(gè)振子臂約為該該振 子工作波長的四分之一，介質(zhì)基片兩表面上的饋電電路主傳輸線15、16通過頂端的短路通 孔相連接構(gòu)成一段短路枝節(jié)，天線饋電電路的饋電點(diǎn)17靠近最短振子臂1(1')的一端。
同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與介質(zhì)基片正面的主傳輸線15連接，同軸電纜的外導(dǎo)體與介 質(zhì)基片背面的主傳輸線16和金屬接地點(diǎn)18連接。
實(shí)施例一的設(shè)計(jì)原則 a.振子臂以對應(yīng)中心頻率的入/4為基準(zhǔn)進(jìn)行微調(diào)，根據(jù)末端效應(yīng)，實(shí)際長度比 入/4略短。振子距離反射板高度約為對應(yīng)頻率的入/2，故可以達(dá)到雙向輻射的作用。設(shè) PCB的等效介電常數(shù)為、，則 Ao-cZ/J-Ao/V^ (1)
b.主要的參考設(shè)計(jì)公式 定義相鄰振子的長度比為t ，其滿足以下關(guān)系 /— 足 義 T =
d及 _1 《.
<1 (2) 其中d為相鄰振子的間距；R為振子到天線頂點(diǎn)的距離；1為振子一臂的長度；n為 振子單元的總數(shù)。同時(shí)定義a為天線陣的張角，即
tga = ln/Rn (3)
定義占空比為o ，其與a間關(guān)系為
o = dn/41n = (1-t )/4tga (4) 參考上述設(shè)計(jì)公式，并通過調(diào)整第一個(gè)振子(即最長振子)末端的短路(或開路) 枝節(jié)的長度，最終得到本設(shè)計(jì)所要求的寬帶特性。 實(shí)施例一的測試結(jié)果，參考圖3，本實(shí)施例可完成工作頻率為700腿z-960腿z，
41710MHz-2700MHz，3300-3500MHz的超寬頻雙向天線的實(shí)例，該天線在整個(gè)工作范圍內(nèi)增益 均可達(dá)到5dBi以上，覆蓋了 GSM， CDMA， WCDMA， CDMA2000等當(dāng)代主流移動(dòng)通信系統(tǒng)所需求 的頻段。在工作頻率內(nèi)駐波均小于1.6。 實(shí)施例二，本實(shí)施例與上一實(shí)施例不同之處在于振子通過微帶傳輸線和微帶地面 頂端的開路段構(gòu)成開路枝節(jié)。
權(quán)利要求
一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，包括有反射板(13)，其特征在于反射板上安裝有介質(zhì)基片(14)，在介質(zhì)基片的兩個(gè)表面分別設(shè)有饋電電路的主傳輸線(15、16)和至少兩個(gè)不同頻段的對稱振子(1、2)，每一個(gè)對稱振子的兩個(gè)振子臂分別位于介質(zhì)基片的兩個(gè)表面且分別與介質(zhì)基片的兩個(gè)表面上的主傳輸線(15、16)連接，各對稱振子相對于反射板高度約為該振子工作波長的二分之一。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，其特征在于天線饋電電路的饋電點(diǎn)靠近最短振子臂(1)的一端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，其特征在于介質(zhì)基片兩表面上的主傳輸線通過頂端的短路通孔(19)相連接構(gòu)成一段短路枝節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，其特征在于振子通過介質(zhì)基片兩表面上的主傳輸線頂端的開路段構(gòu)成開路枝節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，其特征在于，各對稱振子的每個(gè)振子臂約為該振子工作波長的四分之一。
全文摘要
一種一體化設(shè)計(jì)的寬頻雙向輻射天線，包括有反射板(13)，其特征在于反射板上安裝有介質(zhì)基片(14)，在介質(zhì)基片的兩個(gè)表面分別設(shè)有饋電電路的主傳輸線(15、16)和至少兩個(gè)不同頻段的對稱振子(1、2)，每一個(gè)對稱振子的兩個(gè)振子臂分別位于介質(zhì)基片的兩個(gè)表面且分別與介質(zhì)基片的兩個(gè)表面上的主傳輸線(15、16)連接，各對稱振子相對于反射板高度約為該振子工作波長的二分之一。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，便于批量生產(chǎn)，不僅在很寬頻段內(nèi)具有良好的駐波特性，而且在工作頻段內(nèi)具有良好的雙向輻射特性，滿足室內(nèi)覆蓋需求。
文檔編號H01Q19/10GK101710652SQ20081021901
公開日2010年5月19日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者伍裕江, 吳中振, 岳彩龍 申請人:廣東通宇通訊設(shè)備有限公司