基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及小型化寬帶天線，特別涉及基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，包括接地板（1）、介質(zhì)基板（2），接地板（1）刻蝕蝶形縫隙（3）,選擇介質(zhì)基板中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，兩蝶形縫隙關(guān)于X軸左右對稱,采用非對稱共面波導(dǎo)饋電，蝶形縫隙內(nèi)部加載有環(huán)形導(dǎo)帶（7）。通過將其中一個饋電縫隙加長并彎曲，改善了天線的阻抗匹配，提高了天線的帶寬；在蝶形縫隙內(nèi)部加載了三角形環(huán)形導(dǎo)帶，提高了天線的低頻增益，使天線在工作頻帶內(nèi)的增益更平坦。本天線工作在2.76～8.1GHz，相對帶寬達(dá)到了150.84%，工作頻段內(nèi)的增益均大于1.5dBi，最大增益可達(dá)5.53dBi。本發(fā)明設(shè)計(jì)簡單、易加工，適用于寬帶無線通信系統(tǒng)。
【專利說明】基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，特別涉及無線通信系統(tǒng)中小型化寬帶天線，具體為一種基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信快速發(fā)展，全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、個人通信等通信系統(tǒng)對天線的寬頻帶和小型化提出了更高的要求。寬頻帶天線能覆蓋多個頻段，可以減少通信系統(tǒng)所需要天線的數(shù)目，從而能降低系統(tǒng)造價，減輕重量。
[0003]蝶形縫隙天線因帶寬較寬、更小型化等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)共面波導(dǎo)(CPff)饋電的蝶型天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶兩邊的縫隙長度和寬度都相同。經(jīng)過眾多學(xué)者的不斷努力，出現(xiàn)了多種展寬帶寬的方法，如將蝶型天線與陣子天線結(jié)合，可以得到10.32%的寬帶寬(顧東華等，共面波導(dǎo)饋電蝶形開口振子縫隙天線，微波學(xué)報(bào)，27 (2007)，25-28);采用矩形邊的蝶形縫隙，得到了 67%的阻抗帶寬(蘇曉恩等，共面波導(dǎo)饋電寬帶矩形邊蝶形縫隙天線的仿真分析與設(shè)計(jì)，微波學(xué)報(bào)，22(2006)，35-39)?，F(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的阻抗帶寬較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化、超寬帶、增益穩(wěn)定的基于非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，不但具有良好的寬帶阻抗特性，而且具有相對平坦的增益特性，而天線面積并不增加。
[0005]本發(fā)明的構(gòu)思如下:本發(fā)明主要由蝶形縫隙及為其饋電的非對稱共面波導(dǎo)組成，調(diào)節(jié)共面波導(dǎo)其中一個縫隙的長度，形成的非對稱共面波導(dǎo)可以調(diào)整天線阻抗，改善其阻抗匹配，使多個分離的頻帶連在一起，從而得到了 一種超寬帶的天線。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，包括接地板、介質(zhì)基板，接地板刻蝕蝶形縫隙，選擇介質(zhì)基板中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，兩蝶形縫隙關(guān)于X軸左右對稱，采用共面波導(dǎo)饋電，所述的共面波導(dǎo)饋電為非對稱的共面波導(dǎo)饋電；所述蝶形縫隙內(nèi)部加載有環(huán)形導(dǎo)帶。
[0008]所述的非對稱共面波導(dǎo)由中心導(dǎo)帶和第一縫隙和第二縫隙構(gòu)成，第一縫隙加長并彎曲，形成非對稱的共面波導(dǎo)。
[0009]所述環(huán)形導(dǎo)帶為三角形環(huán)形導(dǎo)帶。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):通過采用非對稱共面波導(dǎo)饋電，改善了天線的阻抗特性，大大提高了天線的帶寬，使蝶形縫隙天線可工作在2.76?8.1GHz,相對帶寬達(dá)到150.84%。通過在蝶形縫隙中加載三角形環(huán)形導(dǎo)帶，改善了天線的增益特性，使天線在工作頻帶內(nèi)的增益更平坦。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1為傳統(tǒng)共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖2為本發(fā)明所述的非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖中:1_接地板，2-介質(zhì)基板，3-蝶形縫隙，4-、5_非對稱共面波導(dǎo)第一縫隙和第二縫隙，6-非對稱共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶，7-三角形環(huán)形導(dǎo)帶
[0014]圖3為本發(fā)明所述寬帶天線的S11
[0015]圖4為本發(fā)明所述寬帶天線的阻抗特性
[0016]圖5為本發(fā)明所述寬帶天線的增益
[0017]圖6為本發(fā)明所述寬帶天線在4GHz和6GHz的方向圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明:
[0019]如附圖2所示，本發(fā)明所述的采用非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線包括接地板I和介質(zhì)基板2，選擇介質(zhì)基板中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，接地板I上刻蝕有作為輻射單元的蝶形縫隙3和為蝶形縫隙饋電的非對稱共面波導(dǎo)，蝶形縫隙3關(guān)于X軸對稱，為改善低頻增益，在蝶形縫隙內(nèi)加載了三角形的環(huán)形導(dǎo)帶7;非對稱共面波導(dǎo)由中心導(dǎo)帶6和兩邊的縫隙4，5組成，其中右邊的縫隙4被彎曲，長度增加，形成了兩邊縫隙長度不等的非對稱共面波導(dǎo)。
[0020]附圖3示出了采用非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線S11的頻率特性(圖中曲線2)，其中橫坐標(biāo)代表頻率變量，單位為GHz，縱坐標(biāo)代表幅度變量，單位為dB。為方便比較，圖中還給出了采用傳統(tǒng)共面波導(dǎo)饋電的天線的S11 (圖中曲線I)，可以看出，對于傳統(tǒng)的采用共面波導(dǎo)饋電的天線，有三個諧振頻率f\=3.28GHz，f2=7.0GHz, f3=10.66GHz。三個工作頻帶彼此隔開，形成三個單獨(dú)的頻帶，當(dāng)采用非對稱共面波導(dǎo)饋電時，饋電縫隙的加長改善了天線的阻抗匹配，三個頻帶連接在一起，使天線的工作頻帶為2.76?8.1GHz,絕對帶寬為5.34GHz，相對帶寬為150.84%，被大大展寬。
[0021]附圖4示出了采用非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線阻抗特性(圖中曲線2)，并與采用傳統(tǒng)共面波導(dǎo)饋電時的結(jié)果(圖中曲線I)進(jìn)行了比較。圖中橫坐標(biāo)代表頻率變量，單位為GHz，縱坐標(biāo)代表阻抗，單位為歐姆。采用傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電時，除諧振點(diǎn)外，天線在其他頻率阻抗較高，最大可達(dá)146 Ω，右邊的縫隙(4)加長后，天線的阻抗在2.76?
8.1GHz范圍內(nèi)都降到50歐姆附近，從而使該工作范圍的阻抗匹配達(dá)到改善。
[0022]附圖5示出了采用傳統(tǒng)共面波導(dǎo)和非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線的增益特性(分別為圖中的曲線I和2)，并與加載了三角形環(huán)形導(dǎo)帶后的結(jié)果(圖中的曲線3)進(jìn)行比較。圖中橫坐標(biāo)代表頻率變量，單位為GHz，縱坐標(biāo)代表增益，單位為dBi?？梢钥吹?，加載三角形環(huán)形導(dǎo)帶以前，與采用傳統(tǒng)共面波導(dǎo)饋電的天線相比，采用非對稱共面波導(dǎo)饋電后，天線的增益除4?5.7GHz之外，在其他頻率處的增益都有所降低，加載環(huán)形導(dǎo)帶后，2-7GHz頻段的增益都得到了提高，尤其是在3GHz處，天線增益從0.8dBi提高到2.4dBi，從而使整個工作頻帶內(nèi)的增益更加平坦。
[0023]附圖6示出了采用非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線的方向圖，其中圖(a)是在4GHz的方向圖，圖(b)是在6GHz的方向圖，圖中，曲線I為H面主極化，曲線2為H面交叉極化，曲線3為E面主極化，曲線4為E面交叉極化?？梢钥闯?，E面主極化方向圖呈“8”字形，具有一定的方向性，交叉極化較大。H面主極化方向圖在0°?180°時輻射較好，交叉極化較大。隨著頻率的升高，天線主極化方向圖基本無畸變。
【權(quán)利要求】
1.一種基于共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，包括接地板(I)、介質(zhì)基板(2)，接地板(I)刻蝕蝶形縫隙(3)，選擇介質(zhì)基板中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，兩蝶形縫隙關(guān)于X軸左右對稱，采用共面波導(dǎo)饋電，其特征在于: 所述的共面波導(dǎo)饋電為非對稱的共面波導(dǎo)饋電； 所述蝶形縫隙內(nèi)部加載有環(huán)形導(dǎo)帶(J)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，其特征在于，所述的非對稱共面波導(dǎo)由中心導(dǎo)帶(6)和第一縫隙(4)和第二縫隙(5)構(gòu)成，第一縫隙(4)加長并彎曲。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于非對稱共面波導(dǎo)饋電的蝶形縫隙天線，其特征在于，所述環(huán)形導(dǎo)帶(7)為三角形環(huán)形導(dǎo)帶。
【文檔編號】H01Q13/10GK103730721SQ201410001004
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張文梅, 陳新偉, 李莉, 韓麗萍, 許莉娜 申請人:山西大學(xué)