電磁偶極子天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電磁偶極子天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代無線通信的迅速發(fā)展，某些通信系統(tǒng)中采用了多種頻率技術(shù)。例如，在無線廣域網(wǎng)(WWAN, Wireless Wide Area Network) / 長期演進(LTE, Long Term Evolut1n)系統(tǒng)中使用的是824MHz到960MHz和1.71GHz到2.69GHz兩個頻段。因此在這兩個頻段中對于能夠滿足寬阻抗帶寬，穩(wěn)定增益，穩(wěn)定輻射圖和全向輻射的天線的需求也激增。而雙頻段天線具有能夠減少天線數(shù)量和減小安置空間等優(yōu)點，故引起了研究人員的廣泛關(guān)注。另一方面，在過去的幾十年中，由于電磁偶極子(Magneto-Electric dipole)天線具有如低交叉極化、高前后比、穩(wěn)定增益、近乎對稱的E面和Η面輻射方向圖等良好的電特性可以達到寬帶移動通信的高要求，因此學(xué)者們也展開了許多與此相關(guān)的研究。
[0003]然而，現(xiàn)在的電磁偶極子天線和雙頻段天線存在著許多無法接受的缺點，首先，傳統(tǒng)的電磁偶極子天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，龐大，不適合嵌入進無線設(shè)備之中，此外，許多電磁偶極子天線由特殊的電介質(zhì)材料制成，或者加入了差分饋電結(jié)構(gòu)，這使得天線的制造成本高昂。其次，傳統(tǒng)的雙頻段天線常常做成陣列來提高增益，否則天線的增益和帶寬將大打折扣。因此，急需一款能夠滿足WWAN/LTE需求的具有小型化，穩(wěn)定增益和低成本的雙頻段電磁偶極子天線。最近，有學(xué)者提出了一款可以用于基站的雙頻段電磁偶極子天線，但是這款天線不能覆蓋LTE天線的所有頻帶。此外，該天線的增益不穩(wěn)定因為在高頻段處天線的輻射極化圖的主瓣分成了兩瓣。其他的小型化天線或者是垂直印刷平面全向天線也不能覆蓋所有的WWAN/LTE頻段而且由于大尺寸很難嵌入到無線設(shè)備之中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種新型的電磁偶極子天線，有效地滿足電磁偶極子天線小型化、穩(wěn)定的高增益、寬帶寬的需求。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。
[0005]在一些說明性實施例中，所述電磁偶極子天線包括兩面均布覆有印刷電路的基板，在所述基板的背面布覆有地，在所述基板的正面對稱布覆有第一電偶極子金屬貼片和第二電偶極子金屬貼片；在所述兩個電偶極子之間布覆有饋電結(jié)構(gòu)；所述第一電偶極子金屬貼片具有第一短路結(jié)構(gòu)，所述第二電偶極子金屬貼片具有第二短路結(jié)構(gòu)；所述第一短路結(jié)構(gòu)通過第一金屬化過孔與所述基板背面的地連接；所述第二短路結(jié)構(gòu)通過第二金屬化過孔與所述基板背面的地連接；所述第一短路結(jié)構(gòu)、第一金屬化過孔、第二短路結(jié)構(gòu)、第二金屬化過孔和所述第一金屬化過孔與第二金屬化過孔之間的地，形成磁偶極子。
[0006]上述實施例公開了一種在雙面印刷電路板上實現(xiàn)的電磁偶極子天線，從而將傳統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)的電磁偶極子天線改變?yōu)槎S結(jié)構(gòu)，大大降低了電磁偶極子天線的尺寸，有效地滿足電磁偶極子天線小型化的需求。
[0007]為了上述以及相關(guān)的目的，一個或多個實施例包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個實施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細(xì)說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。
【附圖說明】
[0008]圖1為一些實施例中電磁偶極子天線正面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為一些實施例中電磁偶極子天線的磁偶極子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為另一些實施例中電磁偶極子天線正面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為一些實施中天線的駐波比和增益隨頻率變化圖；
[0012]圖5為一些實施中天線的輻射方向圖。
【具體實施方式】
[0013]以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。
[0014]圖1示出了一些實施例中電磁偶極子天線正面的結(jié)構(gòu)。
[0015]電磁偶極子天線包括兩面均布覆有印刷電路的基板1。在基板1背面的布覆有矩形的地5，地5布覆在基板1的一端。
[0016]這里的地是指電氣連接意義上的接地結(jié)構(gòu)；本文中，可以將地所在的一端定義為基板的底端，與底端相對的另一端為基板的頂端。
[0017]在基板1的正面，對稱布覆有兩個U形的電偶極子金屬貼片2，兩個電偶極子金屬貼片2的內(nèi)側(cè)邊平行相對，開口分別朝向兩個側(cè)端。通過圖1可以看出，對稱的兩個電偶極子金屬貼片2互成鏡像。
[0018]在兩個電偶極子金屬貼片2之間布覆有饋電結(jié)構(gòu)，該饋電結(jié)構(gòu)包括平行于兩個電偶極子金屬貼片2的內(nèi)側(cè)邊的傳輸線11、容性補償條13以及垂直連接傳輸線11和容性補償條13的能量耦合條12。傳輸線11的底端，也就是靠近基板1底端的一端，在短路貼片處利用超小型(SMA，Sub Miniature vers1n A)連接器連接。其中，SMA的內(nèi)導(dǎo)體連接短路貼片，SMA的外導(dǎo)體連接背面的地板。此外，傳輸線11、能量耦合條12和容性補償條13均為條狀金屬貼片。能量耦合條12垂直連接于容性補償條13的頂端，二者構(gòu)成倒L形的耦合帶。傳輸線11的頂端和由能量耦合條12、容性補償條13構(gòu)成的倒L形耦合帶連接，在基板1上形成倒U形的饋電結(jié)構(gòu)。饋電結(jié)構(gòu)的開口朝向基板1的底端。
[0019]倒U形饋電結(jié)構(gòu)的水平部分，即能量耦合條12，耦合電特性到天線而倒L形耦合帶的垂直部分，即容性補償條13，用于補償由于水平部分引起的感性電抗。簡言之，能量耦合條12是電感性的，而容性補償條13是電容性的。
[0020]在一些優(yōu)選實施例中,每個U形的電偶極子金屬貼片2外側(cè)含有一個矩形細(xì)槽。含有矩形細(xì)槽的U形電偶極子可以改變電流分布，從而增加帶寬，同時產(chǎn)生一個新的共振點。這樣，通過U形電偶極子可以控制天線的駐波比(SWR, Standing Wave Rate)同時增加寬帶增益。
[0021]為了獲得更好的阻抗匹配，在一些優(yōu)選實施例中，饋電結(jié)構(gòu)可以采用漸細(xì)線結(jié)構(gòu)，即傳輸線的寬度大于耦合帶中能量耦合條和容性補償條的寬度。
[0022]在一些優(yōu)選實施例中，傳輸線11比耦合帶寬1毫米。在一些優(yōu)選實施例中，傳輸線11為矩形。在一些優(yōu)選實施例中，傳輸線11與最近的平行電偶極子金屬貼片2距離1毫米。在一些優(yōu)選實施例中，傳輸線11垂直置于基板背面的地5之上，以便配合基板背面的地5調(diào)節(jié)該天線的定向及全向性。
[0023]在每個電偶極子金屬貼片2的內(nèi)側(cè)邊，都有一段沿著金屬貼片內(nèi)側(cè)邊向基板1底端延伸的金屬貼片3。這一對短的金屬貼片3彼此平行，每一段短的金屬貼片3作為電偶極子金屬貼片2的短路結(jié)構(gòu)，通過位于金屬貼片3下方的金屬化過孔4與基板1背面的地5電氣連接。
[0024]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠明確地知道，在實際運用中可以根據(jù)不同的需求對電磁偶極子的短路結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和修改，任何對電磁偶極子的短路結(jié)構(gòu)的調(diào)整和修改都在本文的保護范圍以內(nèi)，包括但不限于改變短路結(jié)構(gòu)的形狀、調(diào)整短路結(jié)構(gòu)的長度等。
[0025]可選地，每一段短的金屬貼片3都可以通過一個或多個金屬化過孔4與基板1背面的地5電氣連接。
[0026]這對平行的短金屬貼片3和金屬化過孔4以及金屬化過孔4之間的地5，構(gòu)成磁偶極子，如圖2所示。
[0027]電偶極子和磁偶極子共同組成了平面電磁偶極子，它們之間的互相協(xié)調(diào)使天線達到良好的互補電特性。
[0028]在圖1所示的實施例中，電偶極子為一對U形金屬貼片；在其它實施例中，電偶極子的金屬貼片也可以根據(jù)實際需要，修改為E形、V形或者矩形的金屬貼片。
[0029]本文中，電偶極子金屬貼片的內(nèi)側(cè)邊是指電偶極子金屬貼片靠近基板中央的側(cè)邊。
[0030]在一些優(yōu)選的實施例中，為了進一步提高天線的阻抗匹配