一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外耦合天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外耦合天線，其由介質(zhì)板(1)、以及采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板(1)的上面板(1A)的AA輻射元(2)、BA輻射元(3)、A饋線(4)和B饋線(5)；以及采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板(1)的下面板(1B)的AB輻射元(8)、BB輻射元(9)、C饋線(6)和D饋線(7)；以及連接在AA輻射元(2)上的A電感(10A)、B電感(10B)；以及連接在AB輻射元(8)上的C電感(10C)、D電感(10D)構(gòu)成。本發(fā)明組合式帶外耦合天線能夠抑制輻射元之間的互耦合，提高天線的隔離度。
【專利說明】
-種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外輔合天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種帶外禪合抑制天線，更特別地說，是指一種將細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形 天線進(jìn)行復(fù)合的組合天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，領(lǐng)結(jié)天線因其能很好的兼顧瞬時帶寬、信號保形W及有效福射等方面的性 能，在窄脈沖信號福射的天線上有很廣泛的應(yīng)用。而且由于它制作起來很容易且輕便，在其 他一些領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和寬帶通信設(shè)備的普及，天線的寬 頻帶技術(shù)也在不斷地發(fā)展。隨著頻率的提高，波長變短，四分之一波長的天線所具有的經(jīng)濟(jì) 優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，人們對天線寬帶的要求也逐漸提高。帶寬的方法W及基于計算機技術(shù)的優(yōu) 化方法，都取得了非常好的性能。隨著寬帶天線的廣泛研究，其技術(shù)也日趨成熟。但天線寬 頻帶和小型化仍然是具有傳統(tǒng)性的發(fā)展趨勢，人們希望在實現(xiàn)寬頻帶和小型化的同時，方 向圖的穩(wěn)定性和高增益等其他方面的要求也提高了，從而更加有效地提高通信質(zhì)量和抗干 擾能力等。
[0003] 隨著寬帶天線的研究成為熱點，它的帶外禪合問題也逐漸凸顯出來，天線分析方 法主要有解析法和數(shù)值法。解析法包括分離變量法、正交函數(shù)展開法、鏡像法、格林函數(shù)法 等，它們具有明確的物理圖景，能得出精確解，但只能求解比較簡單的問題;數(shù)值法包括差 分法、時域有限差分法(FDTD)、矩量法(MOM)、有限元法(FEM)等，運類方法不但能解決復(fù)雜 形狀求解域的電磁問題，而且計算速度快，適用范圍廣，能對工程問題給出足夠精確的解， 但是卻不能從物理機理上對研究對象進(jìn)行解釋，因此不適合于根據(jù)特定需求來進(jìn)行天線設(shè) 計。
[0004] 建立在矩量法基礎(chǔ)之上的特征模理論可W將導(dǎo)體表面的諧振狀態(tài)分解為一族特 征模，它們對應(yīng)的特征電流在源區(qū)正交、其特征場在無窮遠(yuǎn)球面上正交。特征模只與天線的 結(jié)構(gòu)、尺寸和工作頻率有關(guān)，而不被饋電位置與方式所限制。因此特征模理論用于天線的分 析和設(shè)計時，通常比傳統(tǒng)的設(shè)計公式或純數(shù)值方法更具優(yōu)越性。由于每一階的特征模都獨 立于外來激勵，它們是導(dǎo)體表面的特有性質(zhì)，只與導(dǎo)體的形狀與大小有關(guān)。因此使用特征模 設(shè)計天線的過程可W被分為兩步，一是確定福射單元的形狀與大小，運是為了設(shè)計天線使 之滿足預(yù)期的福射性質(zhì)和工作頻率的；二是選擇合適的激勵配置W使得所想要的模式受到 激勵，只有受到合適的激勵時，所需要的若干特征模式才會得到激勵，W滿足設(shè)計需求。特 征模方法兼顧了解析法和矩量法的優(yōu)點。它既克服了解析法的缺點，可W用于計算任意曲 面形狀的邊界值問題;又克服了傳統(tǒng)數(shù)值方法的缺點，它具有鮮明的物理概念，便于理解、 掌握和運用。
[0005] 對于寬帶天線，在利用特征模分析對領(lǐng)結(jié)天線進(jìn)行加載抑制時，由于領(lǐng)結(jié)天線的 電流分布在整個天線上，無法通過在某一位置加載而達(dá)到改變電流分布，也就無法抑制其 非工作模式，因此常規(guī)的方法也就失效了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了抑制工作頻帶不重合的天線之間的電磁禪合問題，本發(fā)明設(shè)計了一種細(xì)直天 線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線。該天線通過在領(lǐng)結(jié)形天線的福射元上加載電感，提 高了細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線的隔離度，抑制了細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線之間的帶外禪合。
[0007] 本發(fā)明設(shè)計了一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其帶外禪合天線 由介質(zhì)板（1)、AA福射元（2)、AB福射元（8)、BA福射元（3)、BB福射元(9)、A饋線（4)、B饋線 (5)、(：饋線(6)、0饋線(7)和電感(104、108、10〔、100)構(gòu)成；
[0008] 其中，AA福射元(2)與AB福射元(8)的結(jié)構(gòu)相同，且構(gòu)成領(lǐng)結(jié)型天線；
[0009] 其中，BA福射元(3)與BB福射元(9)的結(jié)構(gòu)相同，且構(gòu)成細(xì)直型天線；
[0010] 其中，AA福射元(2)、BA福射元(3)、A饋線(4)和B饋線(5)采用覆銅工藝制作在介質(zhì) 板(1)的上面板(1A)上;覆銅厚度為0.018~0.035mm;
[0011] 其中，AB福射元(8)、BB福射元(9)、C饋線(6)和D饋線(7)采用覆銅工藝制作在介質(zhì) 板(1)的下面板(1B)上;覆銅厚度為0.018~0.035mm;
[0012] 所述AA福射元(2)上切割加工有A隔離槽(2A)，該A隔離槽(2A)是沒有覆銅層的;所 述A隔離槽(2A)的兩端分別安裝有A電感(10A)、B電感(10B);
[0013] 所述AB福射元(8)上切割加工有B隔離槽(8A)，該B隔離槽(8A)是沒有覆銅層的;所 述B隔離槽(8A)的兩端分別安裝有C電感(10C)、D電感(10D)。
[0014] 在本發(fā)明中，隔離槽需要開設(shè)在福射元的上底邊與下底邊間距的四分之=處。對 于本發(fā)明帶外禪合天線的結(jié)構(gòu)是W波長為50mm~5000mm來限制尺寸約束的。
[0015] 本發(fā)明細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線的優(yōu)點在于：
[0016] ①本發(fā)明通過在領(lǐng)結(jié)形天線的福射元的適當(dāng)位置上加載電感，能夠改善兩種天線 間的隔離度，使得互禪得到有效抑制。
[0017] ②本發(fā)明帶外禪合天線是將細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線進(jìn)行組合，能夠獲得比較寬的 工作頻帶，應(yīng)用范圍更廣。
[0018] ③本發(fā)明在領(lǐng)結(jié)型天線上制作存在間隙（隔離槽)的覆銅層，解決了電流加載時不 通過所加載的電感的問題。
[0019] ④為了調(diào)整組合天線的抑制頻率，可W通過更改天線尺寸來實現(xiàn)，且制作簡單。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的一種利用電感加載抑制帶外禪合的寬帶領(lǐng)結(jié)形天線的上面板結(jié)構(gòu) 圖。
[0021] 圖IA是本發(fā)明的一種利用電感加載抑制帶外禪合的寬帶領(lǐng)結(jié)形天線的下面板結(jié) 構(gòu)圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明福射元部分的正視圖。
[0023 ]圖2A是本發(fā)明福射元部分正視的圖片。
[0024] 圖2B是本發(fā)明福射元部分中上部分福射元的尺寸標(biāo)記示意圖。
[0025] 圖2C是本發(fā)明福射元部分中下部分福射元的尺寸標(biāo)記示意圖。
[0026] 圖3A是實施例1尺寸天線的Sll參數(shù)圖。
[0027]圖3B是實施例1尺寸天線的S12參數(shù)圖。
[00%]圖3C是實施例1尺寸天線的S22參數(shù)圖。
[0029] 圖4A是實施例1尺寸天線的E面方向圖。
[0030] 圖4B是實施例1尺寸天線的H面方向圖。
[0031] 圖5是實施例1尺寸天線的加載不同電感值的S12參數(shù)圖。
[0032] 圖6是本發(fā)明另一種福射元部分的正視圖。 r00331

【具體實施方式】
[0034] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0035] 參見圖1、圖IA所示，本發(fā)明設(shè)計了一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天 線，該帶外禪合天線由介質(zhì)板1、AA福射元2、AB福射元8、BA福射元3、BB福射元9、A饋線4、B饋 線5、C饋線6、D饋線7、A電感10A、B電感10B、C電感IOC和D電感IOD構(gòu)成。AA福射元2與AB福射 元8的結(jié)構(gòu)相同，且構(gòu)成領(lǐng)結(jié)型天線（如圖2、圖2A所示KBA福射元3與BB福射元9的結(jié)構(gòu)相 同，且構(gòu)成細(xì)直型天線(如圖2、圖2A所示）。
[0036] 本發(fā)明設(shè)計的細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線的饋電方式為側(cè)饋。
[0037] 在本發(fā)明中，電感選用日本村田公司生產(chǎn)的LQW18AN_00系列的電感，電感值為 2.2址~120址。
[0038] 其中，AA福射元2、BA福射元3、A饋線4和B饋線5采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板1的上 面板IA上。覆銅厚度為0.018~0.035mm。
[0039] 其中，AB福射元8、BB福射元9、C饋線6和D饋線7采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板1的下 面板IB上。覆銅厚度為0.018~0.035mm。
[0040] 在本發(fā)明中，采用覆銅工藝制作的AA福射元2可W是梯形形狀，更特別的形狀是等 腰梯形。AA福射元2上切割加工有A隔離槽2A，該A隔離槽2A是沒有覆銅層的。所述A隔離槽2A 的兩端分別安裝有A電感10A、B電感IOB(如圖1所示）。所述的A隔離槽2A開設(shè)在AA福射元2的 上底邊與下底邊間距的四分之=處，目[
，b2切表示AA福射元2的上底邊到A隔離槽 2A的距離(簡稱為A隔離槽2A的切割位置），b2表示AA福射元2的上底邊與下底邊間距。
[0041] 在本發(fā)明中，采用覆銅工藝制作的AB福射元8可W是梯形形狀，更特別的形狀是等 腰梯形。AB福射元8上切割加工有B隔離槽8A，該B隔離槽8A是沒有覆銅層的。所述B隔離槽8A 的兩端分別安裝有C電感10C、D電感IOD(如圖IA所示）。所述的B隔離槽8A開設(shè)在AB福射元8 的上底邊與下底邊間距的四分之S處，即
，b蝴表示AB福射元8的上底邊到B隔離 槽8A的距離(簡稱為B隔離槽8A的切割位置），bs表示AB福射元8的上底邊與下底邊間距。
[0042] 參見圖1所示，介質(zhì)板1的長記為ai、介質(zhì)板1的寬記為bi、介質(zhì)板1的厚度一般為0.5 ~1.5mm。
[0043] 參見圖2B所示，AA福射元2的下底邊長記為曰2下、AA福射元2的上底邊長記為曰2上、AA 福射元2的上底邊與下底邊間距記為b2、AA福射元2上的A隔離槽2A的寬記為a姻，A隔離槽2A 的切割位置記為b徹。
[0044] 參見圖2B所示，BA福射元3的長記為曰3、BA福射元3的寬記為b3。
[0045] 參見圖2B所示，A饋線4的長記為a4、A饋線4的寬記為b4。
[0046] 參見圖2B所示，B饋線5的長記為a日、B饋線5的寬記為b日。A饋線4與B饋線5相對間距 記為b4-5。
[0047] 參見圖2B所示，AB福射元8的下底邊長記為a嚇、AB福射元8的上底邊長記為a化、AB 福射元8的上底邊與下底邊間距記為bs、AB福射元8上的B隔離槽8A的寬記為a觸，B隔離槽8A 的切割位置記為b徹。
[004引參見圖2B所示，BB福射元9的長記為曰9、BB福射元9的寬記為b9。
[0049] 參見圖2B所示，C饋線6的長記為as、C饋線6的上底邊寬記為b6上、C饋線6的下底邊寬 記為b嚇。
[0050] 參見圖2B所示，D饋線7的長記為a?、D饋線7的上底邊寬記為b7上、D饋線7的下底邊寬 記為brfDC饋線6與D饋線7的相對間距記為b6-7。
[0051 ]覆銅構(gòu)形的尺寸約束：
[0052] 在本發(fā)明中，考慮到天線實際應(yīng)用場景，W波長A為50mm~5000mm作為天線約束尺 寸設(shè)計：
[0053] ai= (0.8 ~1.5)人、bi= (0.4 ~0.8)入；
[0054] a化=a化=(0.005 ~0.01)A、a巧=a嚇=1.15b2、b2 = bs= (0.1 ~0.2)A、a姻=a網(wǎng)= (0.005~0.01)入
[0055] 日3二朋=(0.005 ~0.01)人、b3 = b9=(0.2 ~0.3)入；
[0056] 日4=￡15 =日6 =日7=(0.25 ~0.5)入；
[0057] b4=bs = b 讓=b 讓=0.0075入；
[0化引 b?下=b巧=0.03入；
[0059] b4-5 = b6-7=(0.3 ~0.5)入。
[0060] 實施例1
[0061 ]采用覆銅工藝制作福射元、饋線的覆銅厚度為0.0035cm，實施例1中介質(zhì)板的尺寸 為:ai= 175畑1、131 = 82畑1、介質(zhì)板的高度為0.08畑1。
[0062] 實施例 1 中細(xì)直天線的尺寸為：日3 =日9二 Icm、b3 = b9 = 43cm、a5 = a7 = 50cm、b5 = b& =1.5cm、b7T=6cmD
[0063] 實施例1中領(lǐng)結(jié)形天線(AA福射元2與AB福射元8為等腰梯形覆銅構(gòu)形）的尺寸為： a4=a6 = 50cm、b4=b6_L=1.5cm、b6f=6cm、a2_L=a8_L=lcm、a2~F=a8f=35.6cm、b2 = b8 = 31cm、 a姻=a網(wǎng)=2cm、A隔離槽2A的切割位置在b2的四分之S處（即23.25畑1)，8隔離槽84的切割位 置在bs的四分之S處（即23.化cm)。
[0064] 對實施例1采用S參數(shù)進(jìn)行性能評價：圖中虛線表示傳統(tǒng)天線（未在AA福射元2、AB 福射元8上加載電感），實線表示設(shè)計的實施例1天線。
[0065] 參見圖3A所示，Sll參數(shù)表示領(lǐng)結(jié)型天線的工作性能，在電感加載前后其在工作頻 率140MHz處的性能基本不變。
[0066] 參見圖3B所示，本發(fā)明使用S12評價電感加載前后領(lǐng)結(jié)型天線與細(xì)直型天線之間 的隔離度，如圖3B所示，在工作頻率280MHz處的禪合度傳統(tǒng)天線為一19地。而實施例1天線 降低到一30地，下降了11地。禪合度S12在頻率290MHz時被抑制了且超過20地。
[0067] 參見圖3C所示，S22參數(shù)表示細(xì)直型天線的工作性能，在電感加載前后其在工作頻 率280MHz處的性能基本不變。
[0068] 對實施例1采用方向圖進(jìn)行電感加載前后性能評價:圖中虛線表示傳統(tǒng)天線，實線 表示設(shè)計的實施例1天線。從圖4A的E面方向圖中可W看出，工作頻率為140MHz時，E面天線 福射性能不受影響。從圖4B的H面方向圖中可W看出，工作頻率為140MHz時，H面天線福射性 能不受影響。
[0069] 本發(fā)明實施例1天線在工作頻率為280M化時的S12值隨電感加載值的變化曲線如 圖5所示，在電感值為74nH處互禪明顯地被抑制了，且S12為最優(yōu)。
[0070] 實施例2
[0071] 采用覆銅工藝制作福射元、饋線的覆銅厚度為0.0035cm，實施例2與實施例1的結(jié) 構(gòu)尺寸是相同的，唯一不同的是領(lǐng)結(jié)型天線的梯形結(jié)構(gòu)不同，即AC福射元20與AD福射元80 的梯形形狀一邊上直角邊、一邊的斜邊(如圖6所示）。
[0072] 對實施例2采用S參數(shù)進(jìn)行性能評價：圖中虛線表示傳統(tǒng)天線（未在AC福射元20與 AD福射元80上加載電感），實線表示設(shè)計的實施例2天線。
[0073] 本發(fā)明使用Sll參數(shù)表示領(lǐng)結(jié)型天線的工作性能，在電感加載前后其在工作頻率 200MHz處的性能基本不變。
[0074] 本發(fā)明使用S12評價電感加載前后領(lǐng)結(jié)型天線與細(xì)直型天線之間的隔離度，在工 作頻率280MHz處的禪合度傳統(tǒng)天線為一12地。而實施例2天線降低到一20地，下降了 8地。
[0075] 本發(fā)明使用S22參數(shù)表示細(xì)直型天線的工作性能，在電感加載前后其在工作頻率 280MHz處的性能基本不變。
[0076] 對實施例2采用方向圖進(jìn)行電感加載前后性能評價:圖中虛線表示傳統(tǒng)天線，實線 表示設(shè)計的實施例2天線。從E面方向圖、H面方向圖中可W看出，工作頻率為200MHz時，福射 性能不受影響。
[0077] 本發(fā)明實施例2天線在電感值為68nH處互禪明顯地被抑制了，且S12為最優(yōu)。
【主權(quán)項】
1. 一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在于：帶外禪合天線由介 質(zhì)板（1)、AA福射元(2)、AB福射元(8)、BA福射元(3)、BB福射元(9)、A饋線(4)、B饋線(5)、C饋 線(6)、D 饋線(7)和電感(104、108、10(：、100)構(gòu)成； 其中，AA福射元(2)與AB福射元(8)的結(jié)構(gòu)相同，且構(gòu)成領(lǐng)結(jié)型天線； 其中，BA福射元(3)與BB福射元(9)的結(jié)構(gòu)相同，且構(gòu)成細(xì)直型天線； 其中，AA福射元(2)、BA福射元(3)、A饋線（4)和B饋線（5)采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板 (1)的上面板(1A)上;覆銅厚度為0.018~0.035mm; 其中，AB福射元(8)、BB福射元(9)、C饋線（6)和D饋線（7)采用覆銅工藝制作在介質(zhì)板 (1)的下面板(1B)上;覆銅厚度為0.018~0.035mm; 所述AA福射元(2)上切割加工有A隔離槽(2A)，該A隔離槽(2A)是沒有覆銅層的；所述A 隔離槽(2A)的兩端分別安裝有A電感(10A)、B電感(10B); 所述AB福射元(8)上切割加工有B隔離槽(8A)，該B隔離槽(8A)是沒有覆銅層的；所述B 隔離槽(8A)的兩端分別安裝有C電感(10C)、D電感(10D)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:所述的隔離槽開設(shè)在福射元的上底邊與下底邊間距的四分之Ξ處。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:帶外禪合天線W波長為50mm~5000mm作為尺寸約束。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:帶外禪合天線的尺寸為： 3?=(0.8~1.5)λ、6ι=(0.4~0.8)λ; 曰2上=曰8上=(0.005~0.01)入、曰2下=曰8下=1.15b2、b2 = b8 = (0.1 ~0.2)入、曰2槽=as槽= (0.005~0.01 )入、武巧=-、磚切 '=才咬;； a3 = a9=(0.005~0.01)A、b3 = b9=(0.2~0.3)A; a4 = a已= 36 = 37=(0.25 ~0.5)入； b4 = b己=bs上=b?上=0.0075入； b?下=b嚇=0.03λ; b4-5 = b6-7=(0.3~0.5)A。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:AA福射元(2)與AB福射元(8)是梯形形狀，更特別的是等腰梯形形狀。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:帶外禪合天線中選用電感的電感值為2.化Η~12化H。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)直天線與領(lǐng)結(jié)形天線組合的帶外禪合天線，其特征在 于:帶外禪合天線的饋電方式為側(cè)饋。
【文檔編號】H01Q1/50GK106099340SQ201610481737
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】吳琦, 蘇東林
【申請人】北京航空航天大學(xué)