專利名稱：金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于移動通信系統的室內覆蓋天線，特別涉及一種為金屬吊頂環 境下室內覆蓋平面天線。
背景技術：
隨著裝潢材料的變革，金屬吊頂正以其美觀、安全性能好等優點而成為室內裝潢 的一個新熱點。金屬吊頂可近似為無限大金屬地面，它對天線的性能影響很大。無論是傳 統天線，還是不斷涌現的新型共形(平面)天線，往往由于在該環境下駐波性能惡化而無法 在該環境下使用。微帶天線具有平面結構、剖面低、重量輕、容易制造、能與微波電路集成等諸多優 點，已在常規環境下獲得廣泛應用(參見鐘順時編著，微帶天線理論與應用，西安電子科技 大學出版社，西安，1991)。近年來并已發展了很多寬頻帶技術(參見S. S. arong，X. Y. an and X. L Liang, UWB planar antenna technology, Frontiers of Electrical and Electronic Engineering in China, vol. 2. no. 2，pp. 126-144，June2008)，文獻(J. -Y. Sze and K.-L Wong, Bandwidth enhancement of a microstrip line-fed printed wide-slot antenna, IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 49，No. 7，pp. 1020 - 1024， Jul. 2001)對一微帶線饋電的寬縫天線用叉形微帶枝節來展寬頻帶，文獻(姚鳳薇、鐘順 時，新型帶扇形饋源的寬帶縫隙天線，電波科學學報，第20卷，第5期，pp. 675 - 277，Oct. 2005)用扇形微帶饋源和一微帶枝節來展寬寬縫微帶天線的頻帶。但是，在金屬吊頂環境 下實現上述功能還未見文獻報道。
發明內容
本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種金屬吊頂環境下室內覆蓋 平面天線。可在金屬吊頂環境下實現在800 960MHz與1710MHz 2700MHz雙頻段內駐 波比均不大于2，從而可覆蓋移動通信各個通用頻段，如GSM (890 960MHz)、DCS (1710 1880MHz),PCS (1850 1990MHz),UMTS (1920 2170MHz,WLAN (2400 2484MHz)禾口 LTE (2600MHz——2700MHz)等。它具有平面印刷結構，剖面低(厚度只有0. 7mm——3mm量級)， 結構簡單，成本低。本發明的設計思想是采用專門設計的寬縫隙，以使天線阻抗頻帶寬。該縫隙為多 邊形，下邊向上凸出，微帶饋線終端為蝶形微帶饋源。蝶形微帶饋源的兩臂與多邊形縫隙下 邊二者在介質板正面法線方向的投影之間形成一線性漸變的縫隙(見圖1，由gap_N到gap_ B)，可方便地調節漸變縫隙的耦合，實現寬帶阻抗匹配。同時，外加二寄生貼片耦合，使匹配 帶寬更寬。根據上述的發明構思，本發明采用了下述技術方案
一種金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線，由介質基板、印制在其正面的一段50歐姆微 帶線導帶與蝶形微帶終端即蝶形饋源及兩段寄生貼片與開有多邊形縫隙的底面金屬層構成。其特征在于
a.與微帶線導帶相連饋源的蝶形饋源翅尾長度為13mm 25mm，靠近微帶線導帶的 寬度為Imm 15mm ；兩翅相距為2mm 15mm ；翅長為30mm 50mm ；微帶線導帶的長度為 15mm 40mm ；
b.所述多邊形縫隙是以長方形為基形，該長方形的地步向內凸起，該凸起的尖頂正處 于微帶線導帶與蝶形饋源相連處，從而與蝶形饋源形成漸變縫隙耦合，該多邊形縫隙的尺 寸能包容整個蝶形饋源，該長方形的頂邊與兩側邊以45°倒角線相連；
c.所述蝶形微帶饋源的兩臂與多邊形縫隙下邊在介質板正面法線方向的投影之間形 成線性漸變縫隙，該漸變縫隙的小端縫隙為0. 2 2mm，而大端縫隙為3 13mm ；
d.兩段寄生貼片為長短不一的長方形，與縫隙上方邊的投影距離約為0.1 2mm，其中 較長一片長度為28 39mm (約為^OOGHz基板等效波長λ g的四分之一)，寬為3 7mm ； 較短一片長度為9 15mm，寬為3 7mm。e.在底面金屬層上設置有SMA或N型接頭，該接頭內導體穿過介質基板與所述50 歐姆微帶線導帶相連；該接頭外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。所述介質基板的相對介電常數為2 10。所述介質基板和底面金屬層的四邊角安裝定位的固定螺絲孔。本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點本發 明采用了專門設計的多邊形縫隙與蝶形微帶饋源組合，使天線阻抗頻帶寬，在改變蝶形微 帶饋源的兩臂與多邊形下邊之間投影形成的線性漸變的縫隙，可實現在無限金屬地環境下 的寬帶阻抗匹配，外加二寄生貼片，使匹配帶寬更寬。本發明可知金屬吊頂環境下，實現 800 960MHz與1710 2700MHz的雙頻帶內駐波比均不大于2，從而可覆蓋移動通信的各 個通用頻段。
圖1是本發明天線正視圖 圖2是圖1的側視圖
圖3本發明一個實施的天線正面 圖4是圖3所示天線的底面金屬層 圖5是圖3所示天線的參數示意圖 圖6是圖3所示天線的具體實施天線尺寸圖 圖7是實現同樣作用的另一實施例的天線示意圖 圖8是兩種安裝定位板示意圖 圖9是在放置鋁板環境下的天線駐波比曲線圖 圖10是圖6所示天線的880MHz頻率方向圖 圖11是圖6所示天線的2150MHz頻率方向圖。
具體實施方式
與實例
實施例1 參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線， 由介質基板3、印制在其正面的一段50歐姆微帶線導帶7與蝶形微帶終端即蝶形饋源2及 兩段寄生貼片6a、6b與開有多邊形縫隙的底面金屬層8構成。
a.與微帶線導帶7相連饋源的蝶形饋源2的翅尾長度為(bw2)為13mm 25mm，靠 近微帶線導帶的寬度(bwl)為Imm 15mm ；兩翅相距(bLl)為2mm 15mm ；翅長(bL2)為 30mm 50mm ；微帶線導帶7的長度(ML)為15mm 40mm ；
b.所述多邊形縫隙1是以長方形為基形，該長方形的下邊向內凸起，該凸起的尖頂正 處于微帶線導帶7與蝶形饋源2相連處，從而與蝶形饋源2形成漸變縫隙耦合，該多邊形縫 隙的尺寸能包容整個蝶形饋源2，該長方形的頂邊與兩側邊以45°倒角線相連；
c.所述蝶形微帶饋源2的兩臂與多邊形縫隙1下邊在介質板正面法線方向的投影之 間形成一線性漸變縫隙，該漸變縫隙的小端縫隙(Gap_N)為0. 2 2mm，而大端縫隙(Gap_B) 為3 13mm ；
d.兩段寄生貼片6a、6b為長短不一的長方形，與多邊形縫隙1上方邊的投影距離約為 0. 1 2mm，其中較長一片(6b)長度(pL2)為觀 39mm (約為^OOMHz基板等效波長λ g 的四分之一，寬(pw2)為3 7mm;較短一片(6a)長度(pLl)為9 15mm，寬(pwl)為8 16mm ；
e.在底面金屬層8上設置有SMA或N型接頭5，該接頭5內導體穿過基片與天線正面 的50歐姆微帶線導帶相連；該接頭外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。實施例2 本實施例與實施例1基本相同特征如下，如圖7所示特別之處如下所 述介質基板的相對介電常數為2 10。所述介質基板和底面金屬層的四邊角安裝定位的固定螺絲孔。如圖6所示，所述實例天線的具體的尺寸，該實例天線的基板厚度為1. 6mm，板材 為FR-4，介電常數為4.4。如圖7所示，所述實現同樣功能的天線示意圖，其具體結構與圖1 圖6所述天線 的結構相同。如圖8所示，由于所述發明天線是通過縫隙輻射的，所以在安裝時要對天線安裝 處的吊頂金屬面開槽，槽的尺寸應不小于天線縫隙大小；為了將天線準確固定在吊頂金屬 面上，在所述天線四角開四個固定螺孔^ 4d。同時，已設計了兩種安裝定位板模具，以便 給吊頂金屬面準確開槽和便于準確定位安裝，并提高安裝效率。如圖9所示，是在圖6具體天線實例下，模擬無限大金屬地環境下實測駐波比圖， 由圖我們可以看出在800MHz 960MHz和1710MHz 2700MHz頻段內駐波比均小于2。如圖10、圖11所示，是在圖6具體天線實例下，模擬無限大金屬地環境下測試的 仿真輻射方向圖，由圖我們可以看出，方向圖的波瓣比較寬，這樣有利于擴大天線的覆蓋范 圍。如圖所示，
本發明天線參數選擇如下 L天線體的長度 W天線體的寬度，
swl蝶形饋源2翅尾和與之相平行寬縫1邊的投影距離， sw2多邊形縫隙1凸起部分緊緊相連邊到基板邊的距離， sw3寄生貼片與之相平行寬縫邊的投影距離， pwl寄生貼片6a的寬度，PLl寄生貼片6a的長度 pw2寄生貼片6b的寬度， PL2寄生貼片6b的長度 cwl多邊形縫隙1倒角寬度， cw2多邊形縫隙1倒角寬度， Gap_N線性漸變縫隙的最小寬度， Gap_B線性漸變縫隙的最大寬度
本發明天線在實例天線(如圖所示)的駐波比曲線如圖9所示，可見在806MHz 2700MHz頻段上其駐波比均小于2。這是樣品天線在背面有大鋁板(模擬金屬吊頂)的環境 條件下測得的；傳統天線在這種條件下駐波性能都大大惡化。本發明天線兩個頻點的輻射 方向圖示于圖10和圖11。
權利要求
1.一種金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線，由介質基板(3)、印制在其正面的一段50 歐姆微帶線導帶(7)與蝶形微帶終端即蝶形饋源(2)及兩段寄生貼片(6a、6b)與開有多邊 形縫隙的底面金屬層(8)構成；其特征在于a.與微帶線導帶(7)相連饋源的蝶形饋源(2)的翅尾長度為(bw2)為13mm 25mm，靠 近微帶線導帶的寬度(bwl)為Imm 15mm ；兩翅相距(bLl)為2mm 15mm;翅長(bL2)為 30mm 50mm ；微帶線導帶(7)的長度(ML)為15mm 40mm ；b.所述多邊形縫隙(1)是以長方形為基形，該長方形的下邊向內凸起，該凸起的尖頂 正處于微帶線導帶(7)與蝶形饋源(2)相連處，從而與蝶形饋源(2)形成漸變縫隙耦合， 該多邊形縫隙的尺寸能包容整個蝶形饋源(2)，該長方形的頂邊與兩側邊以45°倒角線相 連；c所述蝶形微帶饋源(2)的兩臂與多邊形縫隙(1)下邊在介質板正面法線方向的投影 之間形成一線性漸變縫隙，該漸變縫隙的小端縫隙(Gap_N)為0. 2 2mm，而大端縫隙(Gap_ B)為 3 13mm ；d.兩段寄生貼片(6a、6b)為長短不一的長方形，與多邊形縫隙(1)上方邊的投影距離 約為0. 1 2mm，其中較長一片(6b)長度(pL2)為28 39mm (約為^OOMHz基板等效波長 λ g的四分之一，寬(pw2)為3 7謹；較短一片(6a)長度(pLl)為9 15謹，寬(pwl)為 8 16mm ；在底面金屬層(8)上設置有SMA或N型接頭(5)，該接頭(5)內導體穿過基片與 天線正面的50歐姆微帶線導帶相連；該接頭外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。
2.根據權利要求書1所述的金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線，其特征在于所述介質 基板(3)的相對介電常數(ε r)為2 10。
3.根據權利要求書1所述的金屬吊頂環境下的室內覆蓋平面天線，其特征在于所述介 質基板(3)和其底面金屬層(8)的四邊角上開有安裝定位的固定螺孔如、仙、如、4(1。
全文摘要
本發明涉及用于移動通信系統的一種金屬吊頂環境下室內覆蓋平面天線。它由介質基板、印制在其正面的一段50歐姆微帶線導帶、蝶形微帶饋源及兩段寄生貼片與開有多邊形縫隙的底面金屬層構成。它可在金屬吊頂環境下實現在800～960MHz與1710MHz～2700MHz雙頻段內駐波比均不大于2，從而可覆蓋移動通信各個通用頻段。它具有平面印刷結構，剖面低、制作簡單、成本低；并已設計了兩種安裝定位板模具，安裝簡便。
文檔編號H01Q13/08GK102088133SQ20101058431
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者孔令兵, 鐘順時 申請人:上海大學