[發(fā)明專利]雙頻天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110228738.X
• 申請(qǐng)日: 2011-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN102931477A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;徐冠雄;方能輝;李岳峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/40;H01Q1/48;H01Q5/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信天線，更具體地說，涉及一種雙頻天線。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝的高度發(fā)展，對(duì)當(dāng)今的電子系統(tǒng)集成度提出了越來越高的要求，器件的小型化成為了整個(gè)產(chǎn)業(yè)非常關(guān)注的技術(shù)問題。然而，不同于IC芯片遵循“摩爾定律”的發(fā)展，作為電子系統(tǒng)的另外重要組成——射頻模塊，卻面臨著器件小型化的高難度技術(shù)挑戰(zhàn)。射頻模塊主要包括了混頻、功放、濾波、射頻信號(hào)傳輸、匹配網(wǎng)絡(luò)與天線等主要器件。其中，天線作為最終射頻信號(hào)的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個(gè)電子系統(tǒng)的工作性能。然而天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標(biāo)卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標(biāo)極限的基本原理使得天線的小型化技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場(chǎng)分析的復(fù)雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。比如，傳統(tǒng)的終端通信天線主要基于電單極子或偶極子的輻射原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，最常用的平面反F天線(PIFA)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關(guān)，帶寬和天線的面積正相關(guān)，使得天線的設(shè)計(jì)通常需要半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度。

在一些更為復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，天線需要多模工作，就需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。但阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設(shè)計(jì)、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時(shí)匹配網(wǎng)絡(luò)還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因此，小型化、多模式的天線技術(shù)成為了當(dāng)代電子集成系統(tǒng)的一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，傳統(tǒng)天線技術(shù)在移動(dòng)終端尺寸受限的前提下難以實(shí)施，以及現(xiàn)有技術(shù)的上述很難滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)低功耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本發(fā)明提供一種突破傳統(tǒng)天線設(shè)計(jì)的框架，省去阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜設(shè)計(jì)，保證其小型化，使其能夠應(yīng)用在尺寸受限的移動(dòng)終端之中，且天線輻射面積利用率高、抗干擾能力強(qiáng)的一種雙頻天線。

一種雙頻天線包括一饋電點(diǎn)、與該饋電點(diǎn)相連接的饋線及一金屬結(jié)構(gòu)；饋線與金屬結(jié)構(gòu)相互耦合；所述金屬結(jié)構(gòu)至少使兩個(gè)不同波段的電磁波諧振。

進(jìn)一步地，所述兩種不同波段的電磁波的頻率段為2.4GHz-2.49GHz和4.9GHz-5.9GHz。

進(jìn)一步地，所述雙頻天線還包括接地單元，所述接地單元上設(shè)置有若干個(gè)金屬化的通孔。

進(jìn)一步地，所述接地單元對(duì)稱地分布所述饋電點(diǎn)兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述雙頻天線還包括一介質(zhì)基板，所述饋電點(diǎn)、接地單元、饋線及一金屬結(jié)構(gòu)均設(shè)置于所述介質(zhì)基板一表面上。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基板采用空氣、陶瓷或者絕緣功能的介質(zhì)基板。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。

進(jìn)一步地，所述高分子材料為FR-4和F₄B中任意一種。

進(jìn)一步地，所述雙頻天線表面上設(shè)置有非金屬的防氧化薄膜。

進(jìn)一步地，所述金屬結(jié)構(gòu)為平面板狀形狀。

采用人工電磁材料理論設(shè)計(jì)出使至少使兩個(gè)不同波段的電磁波諧振的金屬結(jié)構(gòu)，并根據(jù)應(yīng)用無線電子產(chǎn)品選取阻抗匹配的金屬結(jié)構(gòu)；由于這些金屬結(jié)構(gòu)尺寸的物理尺寸不受半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度限制；將所述金屬結(jié)構(gòu)與饋線進(jìn)行信號(hào)耦合而形成本發(fā)明中的雙頻天線。所述雙頻天線能同時(shí)接收和發(fā)送至少使兩個(gè)不同波段的電磁波，因此使用本發(fā)明的一根雙頻天線可以同時(shí)滿足多頻段的多模式工作；減少目前市場(chǎng)上的無線通訊電子設(shè)備在多頻段的多模式工作需要多根天線的局面。另外，金屬結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)不受半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度限制，因此根據(jù)電子設(shè)備的本身尺寸可以設(shè)計(jì)相應(yīng)大小天線，以滿足電子設(shè)備的小型化需求。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的雙頻天線平面結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1所示雙頻天線依附于一介質(zhì)基板上的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明雙頻天線上的金屬結(jié)構(gòu)與饋線另一種信號(hào)饋入方式平面結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明雙頻天線的金屬結(jié)構(gòu)與饋線第三種饋入方式平面結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明雙頻天線的金屬結(jié)構(gòu)與饋線第四種饋入方式平面結(jié)構(gòu)圖；

圖6為圖1所示雙頻天線的一互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的雙頻天線平面結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明第五實(shí)施方式的雙頻天線的部分平面結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述：