本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種縫隙與枝節(jié)相結(jié)合的天線。

背景技術(shù)：

近年來，無線通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對天線提出了很多新的研究方向，對各式各樣的移動(dòng)終端天線的需求也在不斷的加大，這推動(dòng)了現(xiàn)代通信天線的發(fā)展。人們對于移動(dòng)通信的要求越來越高，為此要求天線的性能指標(biāo)朝著小尺寸、多頻帶寬、高效能、低輻射的發(fā)展，個(gè)人移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用從GSM、DCS、PCS到3G,從GPS到Wi-Fi和WiMax，通信頻段被劃分給各種應(yīng)用，且頻段相互之間不連續(xù)。

諧振類天線在工作頻帶內(nèi)具有穩(wěn)定的阻抗特性,尺寸相對于其它寬帶或口徑天線具有顯著優(yōu)勢,該類天線中的縫隙天線和微帶天線具有低剖面、體積小、易共形、易加工等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，但是一些傳統(tǒng)的無線通信天線，它們的工作帶寬相對較窄并且只能覆蓋其中的一個(gè)頻段，還存在著尺寸大、加工成本高等缺點(diǎn)?，F(xiàn)在無線通信的高速發(fā)展，為了減小設(shè)計(jì)加工成本，對于多頻帶寬頻化的要求越來越高，因此覆蓋多頻段和工作帶寬寬的小型化天線成為無線通信系統(tǒng)中迫切的需求。

縫隙天線即在金屬貼片上開縫或槽，變更金屬貼片原來共振模態(tài)的電流分布，來獲得天線的多頻特性，通過改變貼片表面的電流路徑，增大電長度從而達(dá)到天線小型化的目的；枝節(jié)天線設(shè)計(jì)思路明確，方法簡單，并且頻帶相互獨(dú)立，頻帶間的隔離也較好，正是這兩種天線的優(yōu)點(diǎn)，也就是能夠用于天線小型化填充有限空間設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種縫隙與枝節(jié)天線及其設(shè)計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、剖面低、多頻段、帶寬寬和易于集成等功能。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種縫隙與枝節(jié)天線，包括介質(zhì)基板，位于介質(zhì)基板（1）一面上的主輻射單元、位于介質(zhì)基板（1）另一面上饋源端（8）的接地板（9），其特征在于：所述主輻射單元（2）為直角三角形，保證了天線具有相應(yīng)的圓極化特性；所述主輻射單元（2）通過饋線（7）連接到饋源端（8）；所述接地板（9）為直角三角形；接地板（9）不完全覆蓋介質(zhì)基板，接地板的高度設(shè)置以保證天線工作頻段為0.83GHz-1.606GHz、1.86GHz-2.24GHz和2.40GHz-2.54GHz；饋線（7）為被彎曲處理過的，以減小介質(zhì)基板的大?。凰鲋鬏椛鋯卧显O(shè)有三個(gè)縫隙結(jié)構(gòu)以及一個(gè)枝節(jié)結(jié)構(gòu)，縫隙的大小與枝節(jié)的大小設(shè)置以保證所述天線的工作頻段為0.83GHz-1.606GHz、1.86GHz-2.24GHz和2.40GHz-2.54GHz；所述介質(zhì)基板（1）為矩形，主輻射單元（2）與接地板（9）為直角三角形。

一種所述縫隙與枝節(jié)天線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，利用微帶貼片曲流技術(shù)，對主輻射單元進(jìn)行三次開槽設(shè)計(jì)；

在微帶天線貼片表面開不同形式的槽或者縫隙時(shí)，原有電流繞槽邊曲折流過，即電流路徑變長，這相當(dāng)于在天線的等效電路中引入級聯(lián)電感，使得諧振頻率降低，從而能夠減小天線的尺寸，同時(shí)又能引入新的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)了天線的多頻特性。本設(shè)計(jì)針對這一特點(diǎn)經(jīng)過大量的仿真與計(jì)算最終選擇了三次開槽，從而增加了表面電流的電流路徑。

步驟二，在主輻射單元電流密度較強(qiáng)處進(jìn)行加載枝節(jié)處理，枝節(jié)形狀為矩形；或通過改變貼片表面的電流路徑，從而在有限的貼片尺寸下產(chǎn)生了更多的頻帶；

步驟三，通過Ansoft HFSS對接地板尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，接地板形狀為直角三角形結(jié)構(gòu)。

本設(shè)計(jì)對介質(zhì)基板下增加了接地板，接地板形狀為直角三角形，改變了與主輻射單元的電磁效應(yīng)。

本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明通過使用微帶貼片曲流技術(shù)與枝節(jié)加載理論結(jié)合，達(dá)到了現(xiàn)代多頻段天線的以滿足結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、剖面低、多頻段、帶寬寬和易于集成等特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)多頻段天線形式尺寸大、加工成本高、剖面高或機(jī)械加工精度要求高等缺陷。

附圖說明

圖1 為本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)正面示意圖。

圖2 為本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)背面示意圖。

圖3 為HFSS仿真與加工的實(shí)物經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量后的S11參數(shù)對比圖。

圖4 為HFSS仿真與加工的實(shí)物經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量后的VSWR參數(shù)對比圖。

圖中：1介質(zhì)基板，2主輻射單元，3 L型槽A、4 L型槽B，5 枝節(jié)，6 h型槽，7 饋線，8饋源端，9接地板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明天線的正面示意圖。介質(zhì)基板1為Rogers 4003C，介電常數(shù)為3.55的材料構(gòu)成，對主輻射單元2進(jìn)行三次縫隙與一次枝節(jié)操作，得到的L型槽A、L型槽B、枝節(jié)、h型槽，改變了主輻射單元表面電流的路徑，為在主輻射單元2上開的L型槽A、L型槽B、h型槽以及添加枝節(jié)5形成電流，與主輻射單元相連接的饋線7與饋源端8相連接對整個(gè)天線進(jìn)行饋電。

圖2為本發(fā)明天線的背面結(jié)構(gòu)。其中接地板9為直角三角形形狀。與主輻射單元2相互作用改變空間的電磁分布.

圖3和圖4分別為本發(fā)明天線的HFSS仿真與加工的實(shí)物經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量后的S11和VSWR參數(shù)對比圖。

以上的操作都是為了使天線工作在0.83GHz-1.606GHz、1.86GHz-2.24GHz和2.40GHz-2.54GHz頻段中。通過仿真和測試得出該分形天線有三個(gè)工作頻段，其中第一頻段的絕對帶寬為776MHz（0.83GHz-1.606GHz）,相對中心頻率1.2GHz的相對帶寬為75%，第二頻段的絕對帶寬為380MHz(1.86GHz-2.24GHz),相對于中心頻率2.05GHz的相對帶寬為19.5%,第三頻段的絕對帶寬為80MHz(2.40GHz-2.54GHz),相對于中心頻率2.5GHz的相對帶寬為5.6%。本發(fā)明設(shè)計(jì)的天線具有三頻段、高帶寬的效果，覆蓋了第二代移動(dòng)通信GSM900(890MHz-909MHz及935MHz-954MHz)/CDMA(870MHz-885MHz)，第三代移動(dòng)通信TD-SCDMA(2110MHz-2025MHz)/WCDMA(1940MHz-1955MHz及2130MHz-2145 MHz)/CDMA2000(1920MHz-1935MHz)/UMTS(1885MHz-2025MHz 及2110MHz-2200 MHz)，第四代移動(dòng)通信TD-LTE(1880MHz -1890 MHz)/FDD-LTE(1860MHz -1875MHz)，并且可以應(yīng)用于WLAN(2400MHz-2484MHz)等無線通信頻段。