一种多模融合的宽带偶极子天线制造技术

本发明专利技术涉及移动通信技术领域，公开了一种多模融合的宽带偶极子天线，包括介质板、馈电点，还包括印制在介质板上表面的第一偶极子臂、第二偶极子臂，第一偶极子臂、第二偶极子臂分别与馈电点连接，第一偶极子臂、第二偶极子臂、馈电点合围构成L型缝隙。本发明专利技术解决了现有技术存在的难以在不增加天线体积的情况下，激发偶极子多个工作模式、实现展宽偶极子带宽的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多模融合的宽带偶极子天线


[0001]本专利技术涉及移动通信
，具体是一种多模融合的宽带偶极子天线。

技术介绍

[0002]偶极子天线是无线电通信中使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体(也称为“偶极子臂”)构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线(同轴馈线)相连。偶极子天线的臂的直径远小于工作波长及其臂长，偶极子天线的臂可以是一对对称的细金属管，或者是一对对称的微带线等。常见偶极子天线的臂长为半个波长(0.5λ，λ为偶极子工作频段的中心频率对应的自由空间波长)，它可以谐振在奇模模式，即谐振在0.5λ、1.5λ、2.5λ等对应的频点，但是它无法在1λ、2λ、3λ等偶模模式对应的频点产生谐振。关于偶极子天线奇模、偶模的相关知识可以参考“Bing X,Hang W,Min L,et al.Dipole Antenna with Both Odd and Even Modes Excited and Tuned[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,70(3):1643～1652,2022”一文，该论文图8的蓝色曲线给出了传统中心馈电的对称偶极子的|S
11
|曲线，从图中可以看出它只能谐振在0.5λ、1.5λ、2.5λ等奇模对应的频点，在1λ、2λ、3λ等偶模模式对应的频点无法谐振，此外，在该论文图3中还给出了各个模式对应的电流分布，0.5λ模式的电流最大值数量为1，1λ模式的电流最大值数量为2，1.5λ模式的电流最大值数量为3，2λ模式的电流最大值数量为4，以此类推。
[0003]当代无线通信对传输速率的要求越来越高，这就对处在通信系统最前端的天线设备的带宽提出了更高要求。提高偶极子天线的带宽有很多种方法，比如使用领结形偶极子增大辐射体积、采用寄生结构引入额外谐振点，对偶极子结构进行改进激发多种模式等。目前已有很多文献对如何激发偶极子的多种模式进行了研究，比如在“Yu Luo,Chen,Z Ning,and Kaixue Ma.Enhanced Bandwidth and Directivity of a Dual
‑
Mode Compressed High
‑
Order Mode Stub
‑
Loaded Dipole Using Characteristic Mode Analysis[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,67(3):1922
‑
1925,2019”一文中，作者在横向放置的偶极子臂上设置纵向的微带枝节，使得偶极子的五阶模向三阶模偏移，实现了带宽的扩展，再比如，“Zhang,W.,et al.Dual
‑
Mode Compression of Dipole Antenna by Loading Electrically Small Loop Resonator[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,68(4):3243
‑
3247,2020.”一文中，作者在偶极子馈电点附近设置了电小环谐振器，激发出三阶模，使其与一阶模融合在一起。
[0004]上述研究虽然实现了频带的展宽，但是天线的纵向尺寸也有所增大。面对天线系统小型化的需求，亟需研究如何在不增加天线体积的情况下，激发偶极子多个工作模式，进而达到展宽偶极子带宽的目的。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种多模融合的宽带偶极子天线，解决现有技术存在的难以在不增加天线体积的情况下，激发偶极子多个工作模式、实现展宽偶极
子带宽的问题。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0007]一种多模融合的宽带偶极子天线，包括介质板、馈电点，还包括印制在介质板上表面的第一偶极子臂、第二偶极子臂，第一偶极子臂、第二偶极子臂分别与馈电点连接，第一偶极子臂、第二偶极子臂、馈电点合围构成L型缝隙。
[0008]作为一种优选的技术方案，第一偶极子臂包括第一窄微带线、第一宽微带线，第二偶极子臂包括第二窄微带线、第二宽微带线，第一宽微带线、第一窄微带线、馈电点、第二宽微带线依次连接，第一宽微带线、第一窄微带线、馈电点、第二宽微带线、第二窄微带线合围构成L型缝隙。
[0009]作为一种优选的技术方案，第一窄微带线与第二窄微带线长度不同，第一宽微带线与第二宽微带线长度不同。
[0010]作为一种优选的技术方案，第一窄微带线的长度为7mm～10mm、宽度为1mm～4mm，第一宽微带线的长度为16mm～22mm、宽度为5mm～10mm。
[0011]作为一种优选的技术方案，第二窄微带线的长度为7mm～10mm、宽度为1mm～4mm，第二宽微带线的长度为20mm～28mm、宽度为5mm～10mm。
[0012]作为一种优选的技术方案，第一窄微带线、第一宽微带线、第二窄微带线或第二宽微带线的介质波长λ
g
与其自由空间波长λ的关系服从下式：
[0013][0014]其中，λ
g
表示第一窄微带线、第一宽微带线、第二窄微带线或第二宽微带线的介质波长，λ表示自由空间波长，ε
r
表示介质板的相对介电常数，h表示介质板的厚度，
w
表示介质板的长度。
[0015]作为一种优选的技术方案，第一偶极子臂、第二偶极子臂、馈电点组成的多模融合的宽带偶极子天线横向尺寸为53.9mm～65mm、纵向尺寸为6mm～9mm。
[0016]作为一种优选的技术方案，介质板的介电常数为1～20。
[0017]作为一种优选的技术方案，介质板的厚度为0.5mm～3mm、长度为54mm～100mm。
[0018]作为一种优选的技术方案，介质板为FR
‑
4介质板。
[0019]本专利技术相比于现有技术，具有以下有益效果：
[0020]本专利技术对传统对称偶极子的两个臂进行结构上的改进，将两个臂设计为不同尺寸的刀型微带并交叉放置，刀型微带由一段细微带线和一段粗微带线组成，馈电同轴电缆的内芯与其中一个臂的细微带线连接，馈电同轴电缆的外芯则与另一个臂的粗微带线连接。通过上述结构上的改进，同时激发了偶极子的0.5λ、1λ、2λ三个模式，扩展了天线带宽。该专利技术实施例可覆盖1.66GHz至4.56GHz频段，其横向尺寸为53.9mm，纵向尺寸仅为6mm。该专利技术实施例结构简单，适合大规模生产，且具有小尺寸、大带宽的优点，具有较高的应用价值。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例的整体结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例的S参数曲线图；
[0023]图3是本专利技术实施例在1.9GHz、3.3GHz和4.2GHz对应的矢量电流分布图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模融合的宽带偶极子天线，其特征在于，包括介质板(1)、馈电点(4)，还包括印制在介质板(1)上表面的第一偶极子臂(2)、第二偶极子臂(3)，第一偶极子臂(2)、第二偶极子臂(3)分别与馈电点(4)连接，第一偶极子臂(2)、第二偶极子臂(3)、馈电点(4)合围构成L型缝隙(5)。2.根据权利要求1所述的一种多模融合的宽带偶极子天线，其特征在于，第一偶极子臂(2)包括第一窄微带线(21)、第一宽微带线(22)，第二偶极子臂(3)包括第二窄微带线(31)、第二宽微带线(32)，第一宽微带线(22)、第一窄微带线(21)、馈电点(4)、第二宽微带线(32)依次连接，第一宽微带线(22)、第一窄微带线(21)、馈电点(4)、第二宽微带线(32)、第二窄微带线(31)合围构成L型缝隙(5)。3.根据权利要求2所述的一种多模融合的宽带偶极子天线，其特征在于，第一窄微带线(21)与第二窄微带线(31)长度不同，第一宽微带线(22)与第二宽微带线(32)长度不同。4.根据权利要求3所述的一种多模融合的宽带偶极子天线，其特征在于，第一窄微带线(21)的长度为7mm～10mm、宽度为1mm～4mm，第一宽微带线(22)的长度为16mm～22mm、宽度为5mm～10mm。5.根据权利要求4所述的一种多模融合的宽带偶极子天线，其特征在于，第二窄微带线(31)的长度为7mm～10mm、宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，李博，李小平，刘彦明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：