專利名稱：一種基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒f天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倒F天線,特別是涉及一種基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線。
背景技術(shù)：
倒F天線由于其小尺寸、易于內(nèi)置共形、美觀、不宜損壞等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于 無(wú)線通訊、手機(jī)終端等的收發(fā)天線。但是這種天線也有先天的缺陷，天線增益較低， 一般不 會(huì)超過(guò)2dBi;輻射效率差，甚至只有20>30%。
倒F天線的電磁波主要工作在基模，其不可避免會(huì)產(chǎn)生高次模式，如果將其高次模式電 磁波抑制就能提高天線的增益。傳統(tǒng)的做法是在介質(zhì)表面或者金屬接地板上構(gòu)造具備電磁波 禁帶效應(yīng)的負(fù)磁導(dǎo)率開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，這種做法是可以抑制高次模中的表面波模式，但它在 提高天線的增益同時(shí)還會(huì)被壞天線的全向性；天線的介質(zhì)基底中也存在著高次模式，這種高 次模式主要在倒F天線的介質(zhì)基底中傳播，因而將具備禁帶效應(yīng)的六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)負(fù) 磁導(dǎo)率材料置于倒F天線的空氣介質(zhì)中就能夠很好的抑制倒F天線空氣介質(zhì)中存在的高次模 式，從而可以在不影響倒F天線的全向性的條件下提高天線增益，改進(jìn)其效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于負(fù)磁導(dǎo),料的高增益倒F天線，利用六邊形金 屬開(kāi)口諧振環(huán)負(fù)磁導(dǎo)率材料的禁帶效應(yīng)抑制倒F天線空氣介質(zhì)中存在的高次模式，從而提高 天線增益和輻射效率的倒F天線。這種倒F天線采用空氣介質(zhì)，其包括六邊形金屬銅開(kāi)口諧 振環(huán)、平面輻射貼片、金屬銅短路稍釘、金屬接地板、標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭。本發(fā)明的目的是 這祥實(shí)現(xiàn)的,將具備禁帶效應(yīng)的負(fù)磁導(dǎo)率材料六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)以平行于金屬接地板的 方向利用塑料支架固定于倒F天線的平面輻射貼片和金屬接地板之間的空氣介質(zhì)中，倒F天 線是工作在TM01或者TM10的基am式下的，而電磁波在天線的空氣介貭中傳播時(shí)，存在 電磁波的高次模式，而六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)的存在明顯的電磁禁帶效應(yīng)這樣就能利用禁帶 m將倒F天線空氣介質(zhì)中的高次模式充分抑制，從而降低了電磁波在倒F天線介貭內(nèi)部傳 播時(shí)的損耗，不但能夠提高倒F天線增益而且還能提高輻射效率。該種結(jié)構(gòu)的倒F天線增益 可達(dá)3dK以上，輻射效率也相應(yīng)有所提高。


圖1基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線立體示意圖
3圖2基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線平面輻射貼片結(jié)構(gòu)示意圖 圖3具有禁帶效應(yīng)的六邊形金屬銅開(kāi)口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4具有禁帶效應(yīng)的六邊形金屬銅開(kāi)口諧振環(huán)的Sll回波損耗曲線。 圖5基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線輻射方向圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖l、圖2、圖3，本發(fā)明的基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線包括金屬銅開(kāi)口諧 振環(huán)l、空氣介質(zhì)2、金屬接地板3、金屬短路稍釘4、標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭5、塑料支架6、 平面輻射貼片7,金屬銅短路稍釘4位于平面輻射貼片7與金屬接地板3之間用于短接兩者, 半徑為0.5mm,距離平面輻射貼片7的L邊和右邊緣分別為n和0.5mm:六邊形金屬開(kāi)口諧 振環(huán)1位于平面輻射貼片7的正下方，距離為3mm,并采用塑料支架2沿平行于金屬接地板 3的方向固定于空氣介質(zhì)2中。標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭5距離平面輻射貼片7的L邊的距離為ii， 并與平面輻射貼片7焊接饋入電磁波，通過(guò)與金屬接地板3平行放置金屬開(kāi)口諧振環(huán)1可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)倒F天線空氣介質(zhì)中的高次模式進(jìn)行有效的抑制，從而減小電磁波能量在空氣介質(zhì)中 的損失，提高倒F天線的增益。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和材料的性能由實(shí)施例和

實(shí)施例一
釆用塑料支架將一個(gè)六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)按照與金屬接地板平行的方向固定放置，其 非開(kāi)口邊的外環(huán)的一個(gè)頊點(diǎn)緊貼金屬短路稍釘，六邊形內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓半徑為d產(chǎn)B.7mm，外 環(huán)的內(nèi)切圓半徑為d2-15.0mm,開(kāi)口寬度為gH).30mm,線寬為c咱.30mnu圖4是其S21透射 曲線圖，由圖知其出現(xiàn)禁帶效應(yīng)的中心頻率在(K94GHz。禁帶范圍為0.93-0.95GHz,對(duì)應(yīng)的 倒F天線的金屬輻射貼片的長(zhǎng)度L^mm;寬度W-12mm;標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭距離平面輻射 貼片右邊緣的距離為i .7mm,距L邊n=tom,平面輻射貼片與金屬接地板之間的距離h=6mm, 金屬開(kāi)口諧振環(huán)、平面輻射貼片和接地板采用的金屬鋦的厚度為0.2mm。得到的倒F天線的 最大增益為3.958dBi,而沒(méi)有六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)的相同倒F天線在其工作頻率0.94GHz 時(shí)的最大增益為3.80dBi,本發(fā)明相比之增益提高了 0.158dBi，圖5 (a)是該天線的輻射方向 圖。實(shí)施例二
采用塑料支架將兩個(gè)六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)按照與金屬接地板平行的方向固定放置，其 非開(kāi)口邊的外環(huán)的一個(gè)頂點(diǎn)緊貼金屬短路稍釘，六邊形內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓半徑為<1產(chǎn)7.271111 ，外 環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2=8.57mm，開(kāi)口寬度為g=0.30mm，線寬為c=0.3mm,圖4是其S21透 射曲線圖，由圖知其出現(xiàn)禁帶效應(yīng)的中心頻率在1.777GHz。禁帶范圍為1.70-1.786GHz，對(duì) 應(yīng)的倒F天線的金屬輻射貼片的長(zhǎng)度L-35mm;寬度W-10mm;標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭距離平面 輻射貼片右邊緣的距離為1.9mm，距L邊n-5mm,平面輻射貼片與金屬接地板之間的距離 h-6mm，金屬開(kāi)口諧振環(huán)、平面輻射貼片和接地板采用的金屬銅的厚度為0.2111111。得到的倒 F天線的最大增益為3.974dBi,而沒(méi)有金屬開(kāi)口諧振環(huán)的相同倒F天線在其工作頻率1.78GHz 時(shí)的增益為2.034dBi。本發(fā)明相比之增益提高了 1.913dBi，圖5 (b)是該天線的輻射方向圖。
實(shí)施例三
采用塑料支架將一個(gè)六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)按照與金屬接地板平行的方向固定放置，其
非開(kāi)口邊的外環(huán)的一個(gè)頂點(diǎn)緊貼金屬短路稍釘，六邊形內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓半徑為dl-5.82mm,外 環(huán)的內(nèi)切圓半徑為d2-7.12mm，開(kāi)口寬帶為g=0.3mm,線寬為c=0.3mm，圖4是其S21透射 曲線圖，由圖知其出現(xiàn)禁帶效應(yīng)的中心頻率在2.42GHz。禁帶范圍為2.40"2.46GHz，對(duì)應(yīng)的 倒F天線的金屬輻射貼片的長(zhǎng)度L-22mm;寬度W-8mm;標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭距離平面輻射貼 片右邊緣的距離為1.8mm,距L邊n哨mm,平面輻射貼片與金屬接地板之間的距離h=6mm， 金屬開(kāi)口諧振環(huán)、平面輻射貼片和接地板采用的金屬銅的厚度為0.2,。得到的倒F天線的 最大增益為4.409dBi,而沒(méi)有夾固金屬開(kāi)口諧振環(huán)的相同倒F天線在其頻率2.448GHz時(shí)的增 益為3.581( 1，本發(fā)明相比之增益提高了 0.828( "圖5 (c)是該天線的輻射方向圖。
權(quán)利要求
1. 一種基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線，該天線包括六邊形金屬銅開(kāi)口諧振環(huán)、塑料支架、平面輻射貼片、空氣介質(zhì)、金屬接地板、金屬短路銷釘和標(biāo)準(zhǔn)50歐同軸饋頭；其主要特征在于利用塑料支架將六邊形銅金屬開(kāi)口諧振環(huán)固定于采用空氣介質(zhì)基底的倒F天線中。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線，其特征是采用六邊形金屬銅 開(kāi)口諧振環(huán)負(fù)磁導(dǎo)率材料，六邊形內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓半徑從5.82-13.7mm，外環(huán)的內(nèi)切圓半徑 從7.12-15.0mm，開(kāi)口寬度為0.3mm,線寬為0.3mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線，其特征是采用空氣介質(zhì)基底 的倒F天線，天線的長(zhǎng)度為22.0-66.0mm、寬度為8.0-12.0mm、空氣介質(zhì)厚度6mm、金 屬銅短路稍釘距離金屬輻射貼片右邊緣0.5mm、同軸饋點(diǎn)距離金屬輻射貼片右邊緣 1.7-1.9mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線，其六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán)、 平面輻射貼片和金屬接地板采用金屬銅的厚度均為0.2mm，金屬短路稍釘半徑為0.5mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線，其特征是采用塑料支架沿平 行于金屬接地板的方向固定六邊形金屬開(kāi)口諧振環(huán),其距離平面輻射貼片下表面3.0mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種倒F天線，特別是涉及一種基于負(fù)磁導(dǎo)率材料的高增益倒F天線。該倒F天線包括六邊形金屬銅開(kāi)口諧振環(huán)，空氣介質(zhì)，平面輻射貼片，塑料支架，金屬接地板，金屬銅短路銷釘和標(biāo)準(zhǔn)50歐姆同軸饋頭。利用負(fù)磁導(dǎo)率材料的禁帶效應(yīng)抑制倒F天線空氣介質(zhì)中存在的電磁波高次模式，可在不改變?cè)械笷天線結(jié)構(gòu)和方向性的條件下可有效的提高天線增益。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK101488601SQ20081001732
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者濤 安, 趙曉鵬 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)