[发明专利]一种矿用5G多枝节微带天线

说明书

本发明提供了一种矿用5G多枝节微带天线，包括辐射枝节、金属地板、介质基板和微带馈线。介质基板的下表面印制金属地板，在谐振频点为2.4GHz单枝节单极子天线的基础上左右加载两个L型枝节，实现在三个工作频段内S11‑10dB，在介质基板下表面加载一个倒L型枝节和一个倒J型枝节，在低频段增加两个2.0GHz和0.9GHz谐振点，从而展宽低频段的带宽，使得天线的工作频带为0.86GHz～0.94GHz、1.87GHz～2.69GHz、3.4GHz～3.76GHz以及4.21GHz～5.98GHz能够有效覆盖GSM/4G/5G NR/WIFI/WIMAX煤矿井下工作频段。

技术领域

本发明属于多频段微带天线技术领域，具体涉及一种矿用5G多枝节微带天线。

背景技术

在煤矿井下多系统传输环境中，第五代移动通信技术(5G)具有可靠性高、传输速率高、时延小、容量大等优点，能促进煤矿智能化的快速发展，并已经在地面应用。但煤矿智能化存在多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题。随着5G在煤矿智能化的应用，多系统之间的信号干扰愈发密集，严重影响各种数据、语音和图像通信的质量，煤矿井下多系统共存问题日益突显。如何解决多系统共存问题是天线设计中关键性的一步。目前来说，实现微带天线多频段工作的方法主要有以下几种：(1)陷波技术。(2)贴片开槽或加载缺陷地技术。(3)多层堆叠贴片技术。(4)加载超材料结构。(5)加载不同形状枝节。同时，对于煤矿井下，在满足基本的语音通话外，还要能够提供数据传输，实时监控，精准定位等功能，这就要求天线能够覆盖5GNR整个工作频段(2.51GHz～2.67GHz，3.40GHz～3.50GHz，4.80GHz～4.90GHz)，现如今煤矿井下的天线很难满足以上要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种矿用5G多枝节微带天线，该天线装置结构设计科学合理，成本低廉，同时具备四个通信频带的功效，避免多系统之间的相互干扰。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矿用5G多枝节微带天线，其特征在于，包括介质基板、金属地板、微带馈线和五组辐射枝节，所述介质基板的上表面设置微带馈线和两组辐射枝节，介质基板的下表面设置金属地板和两组辐射枝节，介质基板上表面设置的辐射枝节为第一辐射枝节、第二辐射枝节和第三辐射枝节，介质基板下表面设置的辐射枝节为第四辐射枝节和第五辐射枝节，第三辐射枝节连接在微带馈线上，第一辐射枝节和第二辐射枝节设置在第三辐射枝节的两侧，第四辐射枝节和第五辐射枝节连接在金属地板的顶部两侧。

优选地，所述微带馈线垂直设置在介质基板上表面的底边缘中心位置，微带馈线的一端与介质基板上表面边缘齐平，微带馈线的另一端连接第三辐射枝节，第一辐射枝节包括第一条段和第二条段，所述第一条段的一端垂直连接在第三辐射枝节上，第一条段的另一端垂直连接第二条段的一端，第二辐射枝节包括第三条段和第四条段，所述第三条段的一端垂直连接在第三辐射枝节上，第三条段的另一端垂直连接第四条段的一端，第一辐射枝节和第二辐射枝节均呈直角L形。

优选地，所述金属地板设置在介质基板下表面的底部，所述第四辐射枝节包括第五条段、第六条段和第七条段，第五条段的一端垂直连接在金属地板的顶边缘左端，第五条段的另一端与第六条段的一端垂直连接，第六条段的另一端与第七条段垂直连接，第五辐射枝节包括第八条段和第九条段，第八条段的一端垂直连接在金属地板的顶边缘右侧，第八条段的另一端垂直连接第九条段的一端。

优选地，所述第五条段与介质基板的边缘贴合，第八条段的与介质基板的边缘有间距。

优选地，所述介质基板的长×宽＝50mm×70mm，介质基板的厚度为0.8mm，介质基板选用介电常数为4.4的FR4材料制作，损耗正切值为0.02，所述金属地板的长×宽＝50mm×25mm。