一种双频天线的制作方法

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频天线。

背景技术：

随着移动通讯的飞速发展，人们物质生活水平的提高,手持式移动通讯设备已成为日常生活不可或缺的一种工具。各种移动终端设备在社会上的普及率提升速度非常快，互联网、广播电视网、数据通信网将合并一网，丰富的网络信息资源，可以让个人通过一个网络得到所期望的信息，也可以让企业提供丰富多样的形式接入网络，在这其中，最方便、最快捷的方式就是无线接入方式，因为无线接入方式节约了大量的网络铺设费用，可以快速规划、快速安装、快速投入使用，维护也相对简洁。

然而，射频收发前端作为整个通信系统的重要组成部分，也随着整个通信领域的更新而不断发展，然而，现有天线存在频段较少、阻抗匹配较差的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种双频天线，旨在解决现有天线存在的频段较少、阻抗匹配较差的问题。

本申请实施例提供了一种双频天线，包括：信号输入端；分别与所述信号输入端连接的第一辐射单元和第二辐射单元；

所述第一辐射单元包括依序连接的第一输入段、输入匹配节、第一信号传输段以及末端折合段；其中，所述第一信号传输段的形状呈“u”型，以形成第一匹配腔体，所述输入匹配节与所述末端折合段之间形成第一缝隙段；

所述第二辐射单元包括依序连接的第二输入段、隔离段以及第二信号传输段；其中，所述隔离段与所述第二信号传输段形成闭合环形腔体，所述闭合环形腔体包括第二匹配腔体、第二缝隙段以及第三缝隙段。

可选的，所述隔离段与所述第二信号传输段的第一段形成所述第二匹配腔体，所述第二匹配腔体的形状为三角形。

可选的，所述隔离段与所述第二信号传输段的第二段之间形成所述第二缝隙段，所述第二缝隙段包括多段宽度不同的缝隙结构。

可选的，所述隔离段与所述第二信号传输段的第三段之间形成所述第三缝隙段，所述第三缝隙段与所述第二缝隙段之间的角度为90度。

可选的，所述第二信号传输段的第二段与第三段形成一“u”型结构。

可选的，所述第二缝隙段的形状呈“l”型。

可选的，所述隔离段的宽度大于所述第二信号传输线的宽度。

可选的，所述第一缝隙段的形状呈“l”型。

可选的，所述第一信号传输段的第一段的宽度大于第二段的宽度。

可选的，所述末端折合段的宽度大于所述第一信号传输线的第三段的宽度。

本申请提供的双频天线中，所述双频天线包括：信号输入端；分别与所述信号输入端连接的第一辐射单元和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依序连接的第一输入段、输入匹配节、第一信号传输段以及末端折合段；其中，所述第一信号传输段的形状呈“u”型，以形成用于阻抗匹配的第一匹配腔体，所述输入匹配节与所述末端折合段之间形成第一缝隙段；所述第二辐射单元包括依序连接的第二输入段、隔离段以及第二信号传输段；其中，所述隔离段与所述第二信号传输段形成闭合环形腔体，所述闭合环形腔体包括用于阻抗匹配的第二匹配腔体，以及用于生成第二频率段谐振信号的第二缝隙段和用于生成第三频率段谐振信号的第三缝隙段；从而形成一种缝隙耦合辐射与异形环形混合结构的混合结构天线，并可以在较小的空间内实现双频段工作，并具有良好的阻抗匹配性，解决了现有天线存在的频段较少、阻抗匹配较差的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的双频天线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例提供了一种双频天线，参见图1所示，本实施例中的双频天线包括：信号输入端100；分别与所述信号输入端100连接的第一辐射单元和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依序连接的第一输入段60、输入匹配节61、第一信号传输段以及末端折合段63；其中，所述第一信号传输段的形状呈“u”型，以形成第一匹配腔体20，所述输入匹配节61与所述末端折合段63之间形成与第一匹配腔体20连通的第一缝隙段10；所述第二辐射单元包括依序连接的第二输入段70、隔离段71以及第二信号传输段；其中，所述隔离段71与所述第二信号传输段形成闭合环形腔体，所述闭合环形腔体包括依次连通的第二匹配腔体30、第二缝隙段40以及第三缝隙段50。

在本实施例中，第一辐射单元和第二辐射单元组成双频天线的天线主体，并通过信号输入端分隔成两个独立的部分，每一个辐射单元对应一个频率段，从而形成多频段辐射的辐射主体，通过将第一辐射单元与第二辐射单元进行结合，形成一种缝隙耦合辐射与异形环形混合结构的混合结构天线，该混合结构天线可以在较小的空间内实现双频段工作，并具有良好的阻抗匹配性，解决了现有天线存在的频段较少、阻抗匹配较差的问题。

具体的，在本实施例中，第一信号传输段由前段、中段以及末端的三段结构组成，三段结构分别为第一段621、第二段622以及第三段623，第一段621、第二段622以及第三段623依次连接，并呈“u”型，形成第一匹配腔体20，第一匹配腔体20用于阻抗匹配，末端折合段63与输入匹配节61之间形成第一缝隙段10，该第一缝隙段10为耦合缝隙结构，用于生成第一频率段谐振信号。通过调节该耦合缝隙的长度或者宽度对第一辐射单元的谐振频率进行调节，例如，采用类似半开放式波导腔的辐射机理，形成边缘辐射模式，第一缝隙段10与第一匹配腔体20连为一体，第一缝隙段10与第一匹配腔体20的长度和对应第一频率段，该第一频率段的范围可以为2.4ghz-2.5ghz。

在本实施例中，第二辐射单元的辐射频率范围为宽带谐振频率，通过三部分谐振腔进行辐射，第二信号传输段由前段、中段以及末端的三段结构组成，该三段结构分别为第一段721、第二段722以及第三段723，第一段721、第二段722以及第三段723依次连接，其中，所述隔离段71与所述第二信号传输段形成闭合环形腔体，所述闭合环形腔体包括第二匹配腔体30、第二缝隙段40以及第三缝隙段50。其中，第二匹配腔体30、第二缝隙段40以及第三缝隙段50形成了一个完整的内环，第二辐射单元中的第二缝隙段40以及第三缝隙段50分别谐振在相邻的两个频段，从而共同组成一个完整的辐射频段，例如，第二缝隙段40生成第二频率段谐振信号，第三缝隙段50生成第三频率段谐振信号，第二频率段与第三频率段相邻。

本实施例中的耦合缝隙天线具有结构简单、制造成本低、辐射效率高等独特优点，根据电磁场的开口波导腔体的边缘辐射原理，其缝隙长度按照1/2*λ的原则来确定，理想半波缝隙天线的辐射阻抗rr＝(60л)²/73.1＝500ω，与通讯同轴射频电缆的传输阻抗之间存在较大的偏差，因此需要进行阻抗的匹配设计，避免压缩有效匹配频段宽度。

进一步的，在一个实施例中，第一信号传输段的形状为“u”型结构，从而形成具有阻抗匹配效果的第一匹配腔体20，该第一匹配腔体20与第一缝隙段10连通，第一信号传输段中的第一段621、第二段622以及第三段623可以形成阻抗匹配段，实现在射频电路的阻抗与缝隙天线的阻抗进行过渡性匹配，具体的，通过调整阻抗匹配段的宽度和长度，可以实现输入阻抗从50ω(或者75ω)向缝隙天线特性阻抗(500ω)的顺利转换，该阻抗匹配段可以延伸到信号馈入点，该信号馈入点可以为信号输入端100。

在一个实施例中，第一辐射单元中的第一信号传输段总长为第一频率段的1/4波长，从而产生谐振信号，并通过末端折合段63与输入匹配节61之间形成第一缝隙段10产生的缝隙耦合电流形成高效的辐射，第一信号传输段的前段还通过改变第一匹配腔体20的宽度调整而形成的传输阻抗匹配。

在一个实施例中，输入匹配节61可以消除信号输入端100的信号在第一信号传输段的第一段621中传输时产生的感应电容cr和感应电感lr，以获得良好的信号传输特性。

在一个实施例中，所述隔离段71与所述第二信号传输段的第一段721形成所述第二匹配腔体30，所述第二匹配腔体30的形状为三角形。

在本实施例中，通过将第二匹配腔体30设置为三角形，可以实现在整个工作频率段内的良好阻抗变化率，同时这种结构也便于为隔离段71所需要的最佳宽度设计留出空间。

在一个实施例中，第二匹配腔体30的三角形设计，可以将信号输入端100的阻抗50ω(或者75ω)逐渐转换为环形天线的特性，通过将第二匹配腔体30设置为三角形，实现在整个工作频率段内的良好阻抗变化率，从而可以适应第二辐射单元较宽的工作频率(5.15ghz-5.85ghz)以及较高的带宽比例。

进一步的，在本实施例中，第二匹配腔体30还被设置为与第二辐射单元对应的整个辐射频率范围内的主阻抗匹配环路。

在一个实施例中，所述隔离段71与所述第二信号传输段的第二段722之间形成所述第二缝隙段40，所述第二缝隙段40包括多段宽度不同的缝隙结构。

在一个实施例中，所述隔离段71与所述第二信号传输段的第三段723之间形成所述第三缝隙段50，所述第三缝隙段50与所述第二缝隙段40之间的角度为90度。

在一个实施例中，所述第二信号传输段的第二段722与第三段723形成一“u”型结构。在本实施例中，通过将第二信号传输段压缩为不规则的弯曲长条形，例如，不规则的“u”型结构，整个长条形的缝隙宽度很小，可以在腔体两侧形成强烈的耦合电流，其中长条形的末端缝隙长度(即第三缝隙段50)对应第二工作频率的高段频率的1/4波长，长条形的中间段缝隙(即第二缝隙段40)对应于第二工作频率的低段频率的1/4波长，从而合成出宽频段的工作特性。

在本实施例中，第二辐射单元中的每个谐振都能利用整个体积，因此具有三个谐振模，分别是1/2λ、1*λ、3/2λ，从而可以应用于宽带通讯天线或者多频天线中，环形天线的辐射阻抗值rr＝31171*(a⁴/λ⁴)，式中a为环形天线所围成的面积,单位为米，λ为工作信号波长,单位为米。由该公式可以计算出,rr的大小在毫欧级的范围内，因此，其辐射阻抗值与通讯所用同轴射频电缆的传输阻抗(通常是75ω或50ω)之间具有非常大的偏差，第二信号传输段的第二段722与第三段723形成一“u”型结构，从而依序形成第二匹配腔体30、第二缝隙段40以及第三缝隙段50，可以实现良好的传输阻抗匹配。

在一个实施例中，第二缝隙段40沿第三缝隙段50的方向上，其宽度逐渐减小，其中，第三缝隙段50的耦合长度对应谐振频率在第三频率段的谐振信号，其谐振频率的范围可以为5.55ghz-5.85ghz，第二缝隙段40的耦合长度对应谐振频率在第二频率段的谐振信号，其谐振频率的范围可以为5.15ghz-5.55ghz。

在一个实施例中，所述第二缝隙段40的形状呈“l”型。在本实施例中，第二缝隙段40具有两种宽度，其中一种较短宽度的缝隙较长，另一种较长宽度的缝隙较短，从而形成一种“l”型的结构，进一步可以实现不同谐振频率之间的过渡。

在一个实施例中，所述隔离段71的宽度大于所述第二信号传输线的宽度。在本实施例中，隔离段71可以充分隔离信号输入段100与第二信号传输段的三部分结构之间的耦合电流，通过较大的隔离段71的宽度形成足够的隔离度，可以消除在工作频率(例如5.15ghz-5.85ghz)的信号在传输线表面形成的高次模表面电流，避免降低第二辐射单元的辐射效率。进一步的，还可以利用隔离段71的宽度形成第二匹配腔体30，以使第二匹配腔体30产生阻抗值渐变网络，产生宽频带的阻抗良好匹配。

在一个实施例中，第一辐射单元可以作为第二辐射单元的有限地，从而作为第二辐射单元中的辐射天线的参考地面以形成辐射。

在一个实施例中，所述第一缝隙段10的形状呈“l”型。在本实施例中，第一缝隙段10通过折合与第一匹配腔体20连通，可以进一步提升第一匹配腔体20的阻抗匹配效果。

在一个实施例中，所述第一信号传输段的第一段621的宽度大于第二段622的宽度。在本实施例中，通过使第一信号传输段中第一段621的宽度大于第二段622的宽度，以实现输入阻抗从50ω(或者75ω)向缝隙天线特性阻抗(500ω)的顺利转换。进一步的，第一段621相比第二段622更靠近信号输入端100，第一段621具有较大的宽度以形成足够的隔离度可以充分隔离信号输入段100与第一信号传输段中的耦合电流，避免降低第一辐射单元的辐射效率。

在一个实施例中，所述末端折合段63的宽度大于所述第一信号传输线的第三段623的宽度。在本实施例中，通过将末端折合段63的宽度设计的更宽，可以消除末端辐射电流所衍生的高次模表面电流，避免降低辐射效率，从而提高第一辐射单元的辐射效率。

在一个实施例中，本实施例中的双频天线的天线本体可以由pcb印刷制作，天线的安装方式可以单独使用安装在整机的机壳上。

在一个实施例中，本实施例中的双频天线中，第一辐射单元可以作为第二辐射单元的有限地，第一辐射单元的输入端作为接地点和信号输入端100(即信号馈入点)通过同轴线缆连接到rf射频系统中。

在一个实施例中，天线主体(即第一辐射单元和第二辐射单元)印刷于pcb板上，既可以单独制作成pcb天线，也可以印制在系统主板上制作成板载天线。天线主体上的接地点和信号馈入点通过50欧姆同轴线缆连接到rf射频系统。即天线安装方式为组装，天线主体印制在pcb板上，既可以单独制作成pcb天线，安装在机壳的内壁，也可以印制在系统主板上制作成板载天线，两种安装方式都可以通过50欧姆同轴电缆进行馈电，通过同轴电缆线连接到网通终端设备的rf射频系统上进行工作。较传统pcb印制偶极子天线，本天线可在机壳较小空间内使用，保证效率和增益，实现超带宽双频且结构简单。

本申请提供的双频天线中，所述双频天线包括：信号输入端；分别与所述信号输入端连接的第一辐射单元和第二辐射单元；所述第一辐射单元包括依序连接的第一输入段、输入匹配节、第一信号传输段以及末端折合段；其中，所述第一信号传输段的形状呈“u”型，以形成第一匹配腔体，所述输入匹配节与所述末端折合段之间形成第一缝隙段；所述第二辐射单元包括依序连接的第二输入段、隔离段以及第二信号传输段；其中，所述隔离段与所述第二信号传输段形成闭合环形腔体，所述闭合环形腔体包括第二匹配腔体、第二缝隙段以及第三缝隙段；从而形成一种缝隙耦合辐射与异形环形混合结构的混合结构天线，并可以在较小的空间内实现双频段工作，并具有良好的阻抗匹配性，解决了现有天线存在的频段较少、阻抗匹配较差的问题。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。