[发明专利]一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线

说明书

本发明提供了一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线，包括：上臂和下臂；上臂为耦合高频段的二元阵列天线；下臂为紫铜管状结构；上臂和下臂之间通过馈电端口连接；馈电端口靠近下臂的一侧加载有匹配电感；馈电端口靠近上臂的一侧加载有高频耦合电容；馈电端口通过同轴馈线连接至SMA‑J型天线接口；整个天线体通过透明天线罩封装；本发明在一个天线上实现了两个跨度较大频段的同时工作，低频段用于电磁波能量收集，高频段用于无线通信，解决了高频电磁波能量衰减快而低频通信率低的问题，在无源物联网通信领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及电磁波能量收集领域，尤其涉及一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线。

背景技术

全向天线作为一种基本的天线类型，有着广泛的应用，它被应用再形成无线扩频网络、点对点通信、数据传输等方面。

印刷偶极子天线因其成本低、重量轻、外形小、易于加工等优点，尤其受到业界的青睐。在印刷偶极子天线的设计中，宽带化、小型化和高增益是关键技术要求。印刷偶极子最独特的特点是它的结构简单地由印刷在介质基片两侧的两个臂组成。

通过适当调整这些臂，它的谐振频率和带宽可以满足我们不同的需求。

在许多著作中已经报道了许多双波段和多波段印刷偶极子。在辐射片或地平面上刻蚀狭缝是获得多个频段的常用方法之一。

另一个经典的解决方案是将工作在不同频段的天线放在一起。然而，它需要一个匹配电路，这使得设计变得复杂化。

第三种解决方案是在插槽上添加条带。另外，通过引入各种带隙结构，天线还可以获得多个频段。近年来，随着材料科学的发展，超材料在多波段天线设计中得到了广泛的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线，工作频率分别为433Mhz和2390Mhz。通过对电容和电感的加载，得到了240mm×8mm×0.5mm的紧凑尺寸。给出并讨论了仿真和测量结果。利用Ansoft HFSS 18.0全波模拟器进行了仿真。仿真结果与实测结果吻合较好。

本发明提供的一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线，其主体为一个低频段的偶极子天线，包括：

上臂和下臂；

上臂为耦合高频段的二元阵列天线，为低频印刷偶极子天线的其中一臂；下臂为紫铜管状结构，为低频印刷偶极子天线的另一臂，与上臂共同构成低频偶极子天线；

上臂和下臂之间通过馈电端口连接；

馈电端口靠近下臂的一侧加载有匹配电感；

馈电端口靠近上臂的一侧加载有高频耦合电容；

馈电端口通过同轴馈线连接至SMA-J型天线接口；

整个天线体通过透明天线罩封装。

进一步地，天线同时工作在433MHz和2390MHz频段。

天线长度L₁为240mm，宽度W₁为8mm；二元阵列天线的两列长度均为L₄：30mm；二元阵列天线的两列宽度均为W₂：1mm；二元阵列天线的端部长度L₅为9mm；下臂的长度L₃为90mm；所述匹配电感的感抗为22nH；高频耦合电容的容抗为3.9pF。

本发明提供的有益效果是：在一个天线上实现了两个跨度较大频段的同时工作，低频段用于电磁波能量收集，高频段用于无线通信，解决了高频电磁波能量衰减快而低频通信率低的问题，在无源物联网通信领域有广泛应用前景。

附图说明

图1是本发明一种基于共臂结构的双频印刷偶极子天线结构图；