雙頻壁掛天線的制作方法

本發明涉及天線領域，特別涉及一種雙頻壁掛天線。

背景技術：

現有的無線局域網的雙頻定向天線大部分采用兩幅不同頻率的天線裝在一個天線殼子里，這樣的結構勢必造成體積大，成本高，調試難，不適合批量生產，且兩幅天線之間易產生干擾，產品使用的效果差；少部分雙頻天線由于未能很好的解決低駐波和良好的方向性的問題，難以滿足無線局域網終端設備在無線網絡覆蓋中的應用。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種能解決傳統的雙頻天線難加工、難調試、成本高和性能差的問題、制作簡單、易于批量生產、體積較小、重量較輕、便于天線的安裝、損耗較小、阻抗匹配較好、駐波比較低的雙頻壁掛天線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種雙頻壁掛天線，包括雙面覆銅高頻PCB板，所述雙面覆銅高頻PCB板上設有2.4GHz頻段諧振的輻射振子和5.0GHz頻段諧振的輻射振子，所述2.4GHz頻段諧振的輻射振子包括一組2.4GHz半波對稱振子，所述5.0GHz頻段諧振的輻射振子包括兩組5.0GHz半波對稱振子，一組所述2.4GHz半波對稱振子的上半部分設置所述雙面覆銅高頻PCB板的正面板上，并通過所述正面板上的連接線連接，每一組所述5.0GHz半波對稱振子的下半部分設置在所述雙面覆銅高頻PCB板的正面板上，均通過所述正面板上的S彎形傳輸線連接，所述雙面覆銅高頻PCB板的正面板上還設有正面阻抗匹配線、饋電點和正面接地沉銅孔，所述正面阻抗匹配線包括第五平衡不平衡轉換器、第六平衡不平衡轉換器和第七平衡不平衡轉換器，所述第五平衡不平衡轉換器的一端與所述正面板上的連接線的中間位置連接，所述第五平衡不平衡轉換器的另一端通過所述第六平衡不平衡轉換器與所述第七平衡不平衡轉換器的一端連接，所述第七平衡不平衡轉換器的另一端連接所述饋電點，所述正面接地沉銅孔設置在所述饋電點的下方。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，兩個所述正面板上的S彎形傳輸線對稱位于所述正面阻抗匹配線的兩側，且每一個所述正面板上的S彎形傳輸線的中間位置均位于所述正面板上的連接線上。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，一組所述2.4GHz半波對稱振子的下半部分設置所述雙面覆銅高頻PCB板的背面板上，并通過所述背面板上的連接線連接，每一組所述5.0GHz半波對稱振子的上半部分設置在所述雙面覆銅高頻PCB板的背面板上，均通過所述背面板上的S彎形傳輸線連接。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，所述雙面覆銅高頻PCB板的背面板上還設有背面阻抗匹配線、背面接地連接線和背面接地沉銅孔，所述背面接地連接線的一端與所述背面板上的連接線的中間位置連接，所述背面接地連接線的一端通過所述背面阻抗匹配線到達另一端，所述背面接地連接線的另一端與所述背面接地沉銅孔連接。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，所述背面阻抗匹配線包括第十平衡不平衡轉換器。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，所述雙面覆銅高頻PCB板的厚度為1mm，長度為87mm，寬度為72mm，所述雙面覆銅高頻PCB板加在一塊鋁板上面，所述鋁板的厚度為1mm，長度為97mm,寬為82mm,所述鋁板作為所述雙頻壁掛天線的反射板。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，每一個所述背面板上的S彎形傳輸線對稱位于所述背面接地連接線的兩側，且每一個所述背面板上的S彎形傳輸線的中間位置均位于所述背面板上的連接線上。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，所述第五平衡不平衡轉換器的長度為14.7mm～14.9mm，所述第五平衡不平衡轉換器的寬度為2.4mm～2.6mm；所述第六平衡不平衡轉換器的長度為13.4mm～13.6mm，所述第六平衡不平衡轉換器的寬度為4.7mm～4.9mm；所述第七平衡不平衡轉換器的長度為8.0mm～8.2mm，所述第七平衡不平衡轉換器的寬度為4.4mm～4.6mm。

在本發明所述的雙頻壁掛天線中，所述第十平衡不平衡轉換器的長度為4.9mm～5.1mm。

實施本發明的雙頻壁掛天線，具有以下有益效果：由于天線的饋電點不是在兩個輻射振子傳輸線的中間饋電，而是通過一段正面阻抗匹配線后饋電連接，而在在所述雙面覆銅高頻PCB板的正面板的傳輸線的上設計了三個平衡不平衡轉換器，使得天線的阻抗和同軸電纜的阻抗形成共軛匹配，5.0GHz頻段諧振的輻射振子的傳輸線采用S彎形設計，即彎形設計，這種設計可減少該雙面覆銅高頻PCB板的長度，也可增加帶寬，同時在阻抗的匹配方面也起到了耦合諧振的作用，這樣就可以在有限空間和體積內達到完美的電性能指標，其突破了傳統壁掛定向天線單一頻段輻射的局限性，實現了多頻段的定向輻射，同時成本較為低廉，所以其能解決傳統的雙頻天線難加工、難調試、成本高和性能差的問題、制作簡單、易于批量生產、體積較小、重量較輕、便于天線的安裝、損耗較小、阻抗匹配較好、駐波比較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明雙頻壁掛天線一個實施例中的結構示意圖；

圖2為所述實施例中雙面覆銅高頻PCB板的正面板的結構示意圖；

圖3為所述實施例中雙面覆銅高頻PCB板的背面板的結構示意圖；

圖4為所述實施例中雙面覆銅高頻PCB板的正面板的尺寸示意圖；

圖5為所述實施例中雙面覆銅高頻PCB板的背面板的尺寸示意圖；

圖6為所述實施例中雙頻壁掛天線在2450MHz頻率的測試方向圖；

圖7為所述實施例中雙頻壁掛天線在5500MHz頻率的測試方向圖；

圖8為所述實施例中雙頻壁掛天線測試的駐波圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明雙頻壁掛天線實施例中，該雙頻壁掛天線的結構示意圖如圖1所示。圖2為本實施例中雙面覆銅高頻PCB板的正面板的結構示意圖；圖3為本實施例中雙面覆銅高頻PCB板的背面板的結構示意圖。本實施例中，該雙頻壁掛天線包括雙面覆銅高頻PCB板01，該雙面覆銅高頻PCB板01上設有2.4GHz頻段諧振的輻射振子B和5.0GHz頻段諧振的輻射振子A，其中，2.4GHz頻段諧振的輻射振子B包括一組2.4GHz半波對稱振子，增益在6dBi左右。5.0GHz頻段諧振的輻射振子A包括兩組5.0GHz半波對稱振子，增益在8dBi左右。

上述一組2.4GHz半波對稱振子的上半部分設置雙面覆銅高頻PCB板01的正面板上，因其帶寬不寬，直接通過正面板上的連接線2連接起來。每一組5.0GHz半波對稱振子的下半部分設置在雙面覆銅高頻PCB板01的正面板上，且均通過正面板上的S彎形傳輸線連接，其中，正面板上左側的S彎形傳輸線的標記為4，正面板上右側的S彎形傳輸線的標記為3。采用S彎形的傳輸線，目的是為了降低高度尺寸，并在有限的空間和體積內達到完美的電性能指標，同時這種設計方法也可增加帶寬，在阻抗的匹配方面也起到了耦合諧振的作用。

本實施例中，該雙面覆銅高頻PCB板01的正面板上還設有正面阻抗匹配線、饋電點8和正面接地沉銅孔9，其中，正面阻抗匹配線包括依次串接的第五平衡不平衡轉換器5、第六平衡不平衡轉換器6和第七平衡不平衡轉換器7，其中，第五平衡不平衡轉換器5的一端與正面板上的連接線2的中間位置連接，第五平衡不平衡轉換器5的另一端通過第六平衡不平衡轉換器6與第七平衡不平衡轉換器7的一端連接，第七平衡不平衡轉換器7的另一端連接饋電點8，正面接地沉銅孔9設置在饋電點8的下方。正面接地沉銅孔9作用是使得雙面覆銅高頻PCB板01的正面板和和雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上的接地能夠有效連接導通。同時也是和同軸電纜外導體接地焊接的地方，與雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上的接地面連接導通。

本實施例中，天線的饋電點不是在兩個輻射振子傳輸線的中間饋電，而是在傳輸線的中心下面的底部中心饋電，這樣可以使該雙頻壁掛天線的阻抗更加匹配。饋電點8上方的正面阻抗匹配線采用第五平衡不平衡轉換器5、第六平衡不平衡轉換器6和第七平衡不平衡轉換器7，既可增加帶寬，同時在阻抗的匹配方面也起到了耦合諧振的作用。使得電流的不平衡變為平衡，形成寬頻帶，低駐波的特性，從而達到天線阻抗的共軛匹配。

本發明能解決傳統的雙頻天線難加工、難調試、成本高和性能差的問題、制作簡單、易于批量生產、體積較小、重量較輕、便于天線的安裝、損耗較小、阻抗匹配較好、駐波比較低。

本實施例中，兩個正面板上的S彎形傳輸線對稱位于正面阻抗匹配線的兩側，且每一個正面板上的S彎形傳輸線的中間位置均位于正面板上的連接線2上。

上述一組2.4GHz半波對稱振子的下半部分設置雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上，并通過背面板上的連接線連接，每一組5.0GHz半波對稱振子的上半部分設置在雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上，均通過背面板上的S彎形傳輸線連接。雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上還設有背面阻抗匹配線10、背面接地連接線11和背面接地沉銅孔12，背面接地連接線11的一端與背面板上的連接線13的中間位置連接，背面接地連接線11的一端還通過背面阻抗匹配線10到達另一端，背面接地連接線11的另一端與背面接地沉銅孔12連接。背面阻抗匹配線10包括第十平衡不平衡轉換器。采用在雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上加背面阻抗匹配線10的做法，對2.4GHz和5.0GHz頻段的阻抗匹配能起到諧振耦合的作用。對于背面接地連接線11來說，接地面的大小直接影響雙面覆銅高頻PCB板01上的電感和電容在天線上的分布，可根據阻抗匹配調整接地面的最佳尺寸。

本實施例中，每一個背面板上的S彎形傳輸線14對稱位于背面接地連接線11的兩側，且每一個背面板上的S彎形傳輸線14的中間位置均位于背面板上的連接線13上。

本實施例中，該雙面覆銅高頻PCB板01的損耗較小，該雙面覆銅高頻PCB板01的厚度為1mm，長度為87mm，寬度為72mm。該雙面覆銅高頻PCB板01加在一塊鋁板上面，鋁板的厚度為1mm，長度為97mm,寬為82mm，鋁板作為該雙頻壁掛天線的反射板，反射板和該雙面覆銅高頻PCB板01之間的高度可根據性能指標的要求加以調整。該雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上的覆銅部分為天線的接地端，用50歐的同軸電纜的外導體與背面接地沉銅孔12連接導通，內導體與饋電點8連接導通，并加在該雙面覆銅高頻PCB板01的上面作為天線的反射板，則構成一幅完整的雙頻壁掛天線，反射板和線路板的之間的距離可根據性能指標的要求加以調整。

該雙頻壁掛天線應用在無線局域網(英文名為Wireless Local Area Networks，簡寫為WLAN)覆蓋的終端設備上，使無線局域網的終端設備工作于中心頻率為2.4GHz(2.4GHz-2.5GHz)及5.0GHz(5.15GHz-5.85GHz)兩個頻段，使得無線局域網的終端設備可發射和接收中心頻率為2.4GHz及5.0GHz兩個頻段的信號，并達到多輸入多輸出的功效。其滿足較小的天線尺寸和防止電磁波的干擾，同時覆蓋多個通信頻段的要求。

本實施例中，第五平衡不平衡轉換器5的長度為14.7mm～14.9mm，第五平衡不平衡轉換器5的寬度為2.4mm～2.6mm；第六平衡不平衡轉換器6的長度為13.4mm～13.6mm，第六平衡不平衡轉換器6的寬度為4.7mm～4.9mm；第七平衡不平衡轉換器7的長度為8.0mm～8.2mm，第七平衡不平衡轉換器7的寬度為4.4mm～4.6mm。第十平衡不平衡轉換器的長度為4.9mm～5.1mm。

由于在雙面覆銅高頻PCB板01的正面板上設計了三個平衡不平衡轉換器，在雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上設計了一個平衡不平衡轉換器，使得該雙頻壁掛天線的阻抗和同軸電纜的阻抗形成共軛匹配。

圖4為本實施例中雙面覆銅高頻PCB板的正面板的尺寸示意圖；圖5為本實施例中雙面覆銅高頻PCB板的背面板的尺寸示意圖，下面給出每個尺寸的最佳值，L1為25mm，W1為3mm，L2為11.7mm，W2為2.5mm，L3為20.95mm，W3為13.45mm，L4為2mm，W4為1.5mm，L5為1.5mm，W5為13.5mm，L6為1.5mm，W6為10.5mm，L7為14.8mm，W7為2.5mm，L8為13.5mm，W8為31.35mm，L0為8.1mm，W9為4.8mm，L10為15.2mm，W10為4.5mm，L11為1.5mm，W11為1.5mm，L12為11mm，W12為11mm，L13為5mm。可見，傳輸線的寬度大小是不一樣的，在雙面覆銅高頻PCB板01的正面板和雙面覆銅高頻PCB板01的背面板上的傳輸線的寬度，在不同的地方都是不一樣的，因此傳輸線的特性阻抗和輸入阻抗也隨之改變。

圖6為本實施例中雙頻壁掛天線在2450MHz頻率的測試方向圖，當測試平面為水平面時，峰值電平為-28.75dB，3dB的寬度為74.44度；當測試平面為垂直面時，峰值電平為-27.71dB，3dB的寬度為74.09度；增益為6.39dBi。

圖7為本實施例中雙頻壁掛天線在5500MHz頻率的測試方向圖，當測試平面為水平面時，峰值電平為-27.47dB，3dB的寬度為57.44度；當測試平面為垂直面時，峰值電平為-27.56dB，3dB的寬度為72.55度；增益為8.27dB。

圖8為本實施例中雙頻壁掛天線測試的駐波圖。

本發明的雙頻壁掛天線經由Ansoft HFSS仿真模擬計算到樣品的多次修改，性能調試和完善，最后經儀器的檢測驗證，實現了在一副天線里面有雙頻的諧振，頻率范圍可為2400-2500/5150-5850MHz，駐波比小于1.7，2400-2500MHz頻段增益在6dBi左右；5150-5850MHz頻段增益在8dBi左右；該雙頻壁掛天線的水平面方向圖和垂直面方向圖正常，如圖6、圖7和圖8所示，性能指標明顯優于同類產品，而且體積較小，重量較輕，便于天線的安裝；滿足了在無線局域網同時覆蓋兩個通信頻段的需求，提高了產品的市場競爭力，證明該雙頻壁掛天線是確實可行的。

總之，本發明突破了傳統壁掛定向天線單一頻段輻射的局限性，解決了傳統的雙頻天線難加工、難調試、成本高和性能差的問題，實現了多頻段的定向輻射。本發明成本低廉、制作簡單、易于規模生產；焊接時只需一人操作，便可一步到位，使得焊接操作的效率得到大幅度高，大大地提高了生產效率，同時也提升了產品的品質。本發明具有雙頻段覆蓋，彌補了同類型天線頻帶窄的不足，滿足了電信設備商的多個通信頻段覆蓋的需求。本發明的雙頻壁掛天線體積較小、重量較輕，這樣便于天線的安裝；其損耗較小，阻抗匹配較好，駐波比較低，減少了調試時間。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。