一種適于lte室內分布的寬帶縫隙天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，該天線在單層介質基板的兩面分別設有輻射單元和金屬板，所述輻射單元開有雙“C”型細縫和矩形寬縫，所述金屬板設有縫隙，通過調節(jié)輻射單元細縫和矩形寬縫的形狀、大小以及金屬板上縫隙的大小來控制天線單元的表面電流路徑和改變縫隙內的電場分布，從而實現(xiàn)相當寬的工作頻帶。本實用新型不僅工作頻帶很寬，且其結構緊湊簡單、尺寸小、易于制造和集成。在回波損耗小于-15dB的前提下，本實用新型工作頻帶為1890MHz-2750MHz，含蓋了TD-LTE的D(2500-2690MHz)和E(2300-2400MHz)頻段，便于TD-LTE通信系統(tǒng)中的應用。
【專利說明】一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)綜合設計中的天線【技術領域】，更具體的涉及一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代移動通信技術的蓬勃發(fā)展，無線信道將變得更加擁擠。現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足人們日益增長的需求，無線通信技術正在快速地向更高端的4G【技術領域】演進。TD-SCDMA, TD-LTE成為了中國移動通訊3G向4G的快速發(fā)展的必然選擇，其也將在國內外得到大型的商業(yè)化。在TD-LTE的未來應用中，D (2500?2690MHz)，E (2300-2400MHz)和F(1880?1920MHz)頻段將作為城市的大范圍和連續(xù)性覆蓋的選擇。
[0003]用來收發(fā)無線電波以傳遞無線電信號的天線，無疑是無線通訊中十分重要的元件之一。TD-LTE覆蓋頻率范圍比較寬，所以對應的天線也需要是寬頻帶的?，F(xiàn)有的天線方案是在D、E、F頻段各設計一款天線來發(fā)射和接受電波，如果能用一款天線跨越多個頻段無疑將是不可多得的選擇。與室外移動基站天線相比，室內天線工作頻帶寬，增益小，功率低(單系統(tǒng)一般小于15dBm)，覆蓋范圍小(10?30m)，因此，天線數(shù)量多，分布廣。為不影響室內環(huán)境美觀，室內天線還要求體積小、外形美觀，甚至要求便于隱蔽或偽裝。除此之外，室內天線還要求結構簡單，生產(chǎn)裝配簡單，以保證天線性能和信號質量。綜上，目前市場上提供的天線無法完全滿足TD-LTE在室內分布的應用。
【發(fā)明內容】
[0004]發(fā)明目的:為了適應第四代移動通訊系統(tǒng)TD-LTE的未來應用，本發(fā)明提供一種適于LTE室內分布應用的寬帶縫隙天線，覆蓋頻帶寬、具有雙向輻射特性，且體積小、制造工藝簡單且安裝簡便。
[0005]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，包括介質基板、設于介質基板一表面的金屬板以及設于介質基板另一表面的輻射單元，其特征在于:所述金屬板呈“工”字型、外周被矩形框金屬條帶包圍、通過設于“工”字型中軸一側的巴倫與矩形框金屬條帶相連，所述金屬板與所述矩形框金屬條帶之間的凹槽形成縫隙，所述輻射單元為矩形貼片，其尺寸按計算微帶貼片的基本公式確定并結合細縫的影響進行微調；輻射單元上開有背對的雙“C”形細縫，所述雙“C”形細縫的縫寬與所述介質基板的厚度比例為0.8?1.2，所述介質基板的厚度根據(jù)實際工作頻率進行確定，所述縫隙上下邊緣和內測邊緣投影與雙“C”形細縫相對于介質基板上、下重合；單個C形細縫的周長約為1/2個工作波長；輻射單元兩側邊又分別開有一對接近正方形的矩形寬縫，矩形寬縫的高度為雙“C”形細縫高度的一半左右；所述輻射單元中軸設有50 Ω微帶饋線。通過一對背對的雙“C”形細縫結構擾動輻射單元，結合輻射單元上左右兩側開有的矩形寬縫，以及設于介質基板一表面上的工字形金屬板和條帶邊框的技術措施，控制天線上的電流傳輸模式，以實現(xiàn)一個相當寬的阻抗帶寬，并獲得雙面輻射的特性來達到工作頻段覆蓋TD-LTE的D頻段、E頻段的寬帶寬縫隙室內應用天線的需求。
[0006]本發(fā)明技術方案的進一步限定為:
[0007]所述金屬板與所述輻射單元均為對稱結構，對稱軸相對于介質基板上、下重合。
[0008]所述縫隙為對稱結構。
[0009]所述福射單元的尺寸為17.8mmX 32.4mm。
[0010]所述輻射單元可通過金屬條帶彎曲而成。
[0011]所述寬帶縫隙工作在TD-LTE的D、E頻段。
[0012]所述介質基板為PCB板。
[0013]所述巴倫結構為梯形。
[0014]采用如上的技術方案，本發(fā)明能獲得寬帶輻射模式和穩(wěn)定的增益。實測結果表明，該天線在回波損耗小于-15分貝下的工作頻段為1890MHz-2750MHz，其帶寬大于850MHz (37%的相對帶寬)，覆蓋了 TD-LTE的D和E頻段。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，具有如下優(yōu)點:
[0016]1.通過在金屬板上開有對稱的縫隙，使天線的雙向輻射效益基本等同。
[0017]2.通過在輻射單元上開有一對“C”型細縫以及一組矩形寬縫，細縫邊緣電流引入附加諧振，在拓寬了帶寬的同時，減小了天線輻射單元的尺寸。
[0018]3.該天線的福射單元尺寸為17.8mmX32.4mm,比同頻段的矩形貼片天線尺寸小。
[0019]4.本發(fā)明天線的頻段可以同時覆蓋TD-LTE的D、E頻段，較之前針對不同頻段要重新設置天線尺寸等要方便環(huán)保，并且降低了成本。
[0020]5.這種寬帶縫隙天線結構簡單，全部結構包括饋電網(wǎng)絡可在一塊普通的介質基片上就實現(xiàn)。在設計過程中只需要調節(jié)幾組縫隙的尺寸和位置就可以得到所需的工作頻帶寬度和輻射性能。結構參數(shù)少，大大縮短了設計和優(yōu)化的時間。
[0021]6.在單層介質基板上實現(xiàn)了寬頻帶，結構簡單，體積小，便于制造和安裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是寬帶縫隙天線上表面的示意圖；
[0023]圖2是寬帶縫隙天線下表面的示意圖；
[0024]圖3是寬帶縫隙天線的側視圖；
[0025]圖4是實施例的電壓駐波比的仿真和實測圖；
[0026]圖5是實施例天線的2.2GHz處輻射方向測試圖；
[0027]圖6是寬帶縫隙天線的2.4GHz處輻射方向測試圖；
[0028]圖7是寬帶縫隙天線的2.6GHz處輻射方向測試圖。
【具體實施方式】
[0029]下面通過附圖對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0030]實施例1:如圖1至圖3所示的適于LTE室內分布的寬帶縫隙3天線，在Imm介質基板I的上、下層分別覆有輻射單元4和印制的金屬板2，介質基板I采用PCB板制成，輻射單元4與50 Ω的微帶饋線9相連，輻射單元4上開有兩種類型的縫隙:一種是在內部開設的一對背對的縫寬為0.8mm“C”型細縫6，另一種是在兩側邊開設的一對寬8.2mm、深8.4mm矩形寬縫7 ;兩組縫隙3結合用來產(chǎn)生多個諧振點，相鄰的多個諧振點交叉重合達到拓寬帶寬的效果；金屬板2呈“工”字型，外周被矩形框金屬條帶5包圍、通過設于“工”字型中軸一側的梯形巴倫結構8與矩形框金屬條帶5相連，金屬板2與矩形框金屬條帶5之間的凹槽形成寬16mm、深29.2mm縫隙3，縫隙3同樣是用來拓寬帶寬用的。
[0031]金屬板2與輻射單元4均為對稱結構，對稱軸相對于介質基板I上、下重合，金屬板2上縫隙3的上下邊緣和內測邊緣投影與輻射單元4上的雙“C“形細縫6上、下重合，金屬板2上的縫隙3呈對稱結構，使得天線雙向輻射效益基本等同。輻射單元4通過金屬條帶彎曲而成，尺寸為17.8mmX32.4mm,比同頻段的矩形貼片天線尺寸小。整個天線的結構通過在介質基片兩面添加金屬板2和輻射單元4，再配以饋電網(wǎng)絡，設計過程只需調節(jié)幾組縫隙3的尺寸和位置即可得到所需的工作頻帶寬帶和輻射性能，結構參數(shù)小，大大縮短了設計和優(yōu)化時間。
[0032]經(jīng)過測試，本實例的天線在1890-2750MHZ頻段內具有良好的阻抗匹配特性，如圖4所示，其回波損耗Sll小于-15dB(VSWR彡1.5)，帶寬大于850MHz，相對帶寬為37 %。圖
5、圖6和圖7是隨機選取了頻帶內三個頻點所測的方向圖。另外，在前面所得的頻帶內選取了七個點測量其增益，其值在2-3dB，具體的測量值見下表:
[0033]
mi
E面最大增益(dB)
(MHz)
20002.87
21002.96
22002.15
23002.67
24003.66
25003.98
2600 2.01
[0034]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。
【權利要求】
1.一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線,包括介質基板(I)、設于介質基板(I) 一表面的金屬板(2)以及設于介質基板(I)另一表面的輻射單元(4)，其特征在于:所述金屬板(2)呈“工”字型、外周被矩形框金屬條帶(5)包圍、通過設于“工”字型中軸一側的巴倫結構與矩形框金屬條帶(5)相連，所述金屬板(2)與所述矩形框金屬條帶(5)之間的凹槽形成縫隙(3);所述輻射單元(4)為矩形貼片，內部開有背對的雙“C”形細縫(6)、兩側邊分別開有矩形寬縫(7);所述輻射單元(4)長邊中軸處設有50 Ω微帶饋線(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述縫隙(3)的上下邊緣和內測邊緣投影與所述雙“C”形細縫(6)相對于介質基板(I)上、下重合；所述雙“C”形細縫(6)的縫寬與所述介質基板(I)的厚度比例為0.8?1.2，單個“C”形細縫(6)的周長為1/2個工作波長；所述矩形寬縫(7)的高度為雙“C”形細縫(6)高度的一半；所述輻射單元(4)的尺寸按計算微帶貼片的基本公式確定并結合細縫(6)的影響進行微調。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述金屬板(2)與所述輻射單元(4)均為對稱結構，對稱軸相對于介質基板(I)上、下重合。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述縫隙(3)為對稱結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述福射單元(4)的尺寸為17.8mmX32.4mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述輻射單元(4)可通過金屬條帶彎曲而成。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述寬帶縫隙天線工作在TD-LTE的D、E頻段。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述介質基板(I)為PCB板。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種適于LTE室內分布的寬帶縫隙天線，其特征在于:所述巴倫結構(8)為梯形。
【文檔編號】H01Q13/10GK204029986SQ201420485391
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】陳平, 蒯振起, 唐小芳, 張彥, 朱曉維 申請人:南京濠暘通訊科技有限公司