[发明专利]一种双开路并联谐振近距离通信天线

说明书

本发明公开了一种双开路并联谐振近距离通信天线，包括介质基板，所述介质基板上表面设有左右镜像对称的双开路并联谐振枝节以及位于所述双开路并联谐振枝节中轴线的微带馈线，所述介质基板下表面为金属底板。该近距离通信天线，工作频段为5.2GHz，适用于802.11协议，可以实现高速近距离信息传输；该近距离通信天线可以在近距离实现较强耦合的同时降低远场增益，避免对相邻通信设备产生干扰；整体而言，本发明的近距离通信天线结构简单，设计巧妙，易于制作，具有很强的实用性及应用前景。

技术领域

本发明属于近距离通信天线技术领域，具体涉及一种双开路并联谐振近距离通信天线。

背景技术

近距离通信技术包括射频身份识别(RFID)技术、NFC技术和新兴的TransferJet技术。其中RFID多处在UHF频段或HF、LF频段，NFC处在13.56MHz的HF频段，它们利用电磁感应原理进行近场耦合，不过由于频段较低，传输速率较慢，难以满足大容量、高速率的信息传输需求。TransferJet技术很好地结合了超宽带(UWB)和近场通信(NFC)的特点，其中心频率处在4.48GHz，理论上具有高达375Mbps的传输速率，但由于TransferJet联盟的商业政策，难以用于二次工业开发。一种合理的解决方案是对现有的802.11协议进行改造，在有限空间、有限带宽的情况下，完成点对点的高速信息传输。一方面通过降低输出功率完成低功耗、抑制空间信道干扰的问题，另一方面，天线作为通信系统中必不可少设备，研究出适用于802.11协议的超近距离通信天线具有重要意义。

微带天线因其成本低、结构简单、加工周期短等特点得到了广泛的应用，其主要由三个部分构成：上层的微带贴片辐射单元和馈电线，中层的介质基板，下层的地板。微带天线采用PCB印刷工艺，易与电路集成设计。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种双开路并联谐振近距离通信天线，该天线可在有限空间内，完成多信道、大容量无线数据并发高速传输。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种双开路并联谐振近距离通信天线，包括介质基板，所述介质基板上表面设有左右镜像对称的双开路并联谐振枝节以及位于所述双开路并联谐振枝节中轴线的微带馈线，所述介质基板下表面为金属底板。

优选地，所述双开路并联谐振枝节的单侧长度均为全波长。

优选地，所述双开路并联谐振枝节的两侧半波长处均进行90°弯折。

优选地，所述介质基板的厚度不超过1㎜，优选为0.6㎜。

优选地，所述介质基板采用介电常数为4.4、损耗为0.002的FR4介质基板。

本发明的创新点在于使用微带对称谐振结构，降低天线远场增益，增加天线近场分布均匀性，实现天线近场强耦合，并且耦合损耗随距离增大而迅速衰减。本发明的原理是：该近距离通信天线可以看作左右对称的两个开路谐振器并联组成，从整体角度来看，天线的左臂和馈线构成了第一谐振器，天线的右臂和馈线构成了第二谐振器，两个谐振器的长度分别约为λ，谐振频率相同。由于天线枝节关于X轴左右对称，所以天线表面电流分布也完全对称，天线左臂上电流和右臂上电流相反，且电流强度相同，因此形成的电磁场在远场相互抵消，使得天线在远场增益降低，尤其是XOZ面的辐射几乎为零，这点从远场方向图中可以看出。进一步的，在高频段，微带线上的电流通常会在天线枝节的半波长处反向，削弱天线的辐射，将天线的枝节在半波长处弯折，增加了Q值。电流变成同向，从而形成更加均匀的近场分布。为了进一步降低天线的增益，介质基板做的较薄，即厚度不超过1㎜，天线背面的地上会感应出和正面微带枝节上方向相反的电流，从而抵消远场的辐射。