CN101924272B - 槽孔天线及槽孔天线阵列 - Google Patents

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Abstract

一种槽孔天线，设置于基板上，所述基板包括第一表面与第二表面。所述槽孔天线包括馈入线、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体。馈入线设置于第一表面上，用于馈入电磁波。第一辐射体设置于第一表面上，呈圆形，且与馈入线相连。第二辐射体设置于第二表面上，其上设有槽孔，第二辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号。第三辐射体设置于第二表面上，呈圆环形，其中心与第一辐射体的圆心相对，第三辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号。其中，第一、第二及第三辐射体分别用于辐射不同频段的电磁波信号，且第二辐射体接地。上述的槽孔天线可实现多频段覆盖，且辐射性能好，满足了不同用户的需求，具有极大的灵活性。

Description

槽孔天线及槽孔天线阵列
技术领域
本发明涉及天线，尤其涉及一种槽孔天线与槽孔天线阵列。
背景技术
在现有技术中，一种结构的槽孔天线辐射出的频率往往只能够覆盖的某一个单一频段，如果要扩展回波损耗10dB的阻抗频宽，就必须使用多种结构不同的槽孔天线来覆盖多个频段。这样就对用户的多频段需求带来极大不便，同时也给用户带来增加成本的压力。所以，在满足无线通信标准之频段范围下，如何实现一种结构的槽孔天线能够覆盖多个频段并且具有良好的辐射性能是一大挑战。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种槽孔天线，可实现多频段覆盖，且辐射性能好。
此外，还有必要提供一种槽孔天线阵列，可实现多频段覆盖，且辐射性能好。
本发明实施方式中的槽孔天线设置于基板上，其中基板包括第一表面与第二表面，槽孔天线包括馈入线、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体。馈入线设置于第一表面上，用于馈入电磁波。第一辐射体设置于第一表面上，呈圆形，且与馈入线相连。第二辐射体设置于第二表面上，其上设有槽孔，第二辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号。第三辐射体设置于第二表面上，呈圆环形，其中心与所述第一辐射体的圆心相对，第三辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号。其中，第一、第二及第三辐射体分别用于辐射不同频段的电磁波信号，且第二辐射体接地。
本发明实施方式中的槽孔天线阵列设置于基板上，其中基板包括第一表面与第二表面，槽孔天线阵列包括多个槽孔天线及第一附加馈入线。每一个槽孔天线包括馈入线、第一辐射体、第二辐射体及第三辐射体，其中，馈入线设置于第一表面上，用于馈入电磁波；第一辐射体设置于第一表面上，呈圆形，且与馈入线相连；第二辐射体设置于第二表面上，其上设有槽孔，第二辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号；第三辐射体设置于第二表面上，呈圆环形，其中心与第一辐射体的圆心相对，第三辐射体与第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号，而第一、第二及第三辐射体分别用于辐射不同频段的电磁波信号，且第二辐射体接地。第一附加馈入线与多个槽孔天线的馈入线相连以传输电磁波信号。
本发明实施方式中的槽孔天线及槽孔天线阵列通过在第二辐射体上设置槽孔以及在槽孔上设置第三辐射体，实现了覆盖多个频段，同时具有良好的辐射性能，满足了不同用户的需求，具有极大的灵活性。
附图说明
图1为本发明槽孔天线阵列一实施方式中的第一表面示意图。
图2为本发明槽孔天线阵列一实施方式中的第二表面示意图。
图3为本发明槽孔天线阵列一实施方式中的立体示意图。
图4为本发明槽孔天线一实施方式中的尺寸图。
图5为本发明槽孔天线阵列一实施方式中的方向图。
图6为本发明槽孔天线阵列一实施方式中的回波损耗(Return Loss)测试图。
具体实施方式
请同时参阅图1、图2与图3，所示分别为本发明实施方式中槽孔天线阵列10的第一表面21、第二表面22及立体示意图。在本实施方式中，槽孔天线阵列10设置于一基板20，基板20包括第一表面21及第二表面22，第一表面21与第二表面22相对设置。
槽孔天线阵列10包括多个槽孔天线300及多个第一附加馈入线110。
在本实施方式中，槽孔天线阵列10包括四个槽孔天线300与两个第一附加馈入线110。
在本实施方式中，每一个槽孔天线300包括馈入线100、第一辐射体310、第二辐射体320及第三辐射体330。
在本实施方式中，馈入线100设置于第一表面21上，用于馈入电磁波。
第一辐射体310设置于第一表面上21上，呈圆形，且与馈入线100相连。在本实施方式中，四个第一辐射体310的圆心311在同一直线上。
第二辐射体320设置于第二表面22上，其上设有槽孔340，与第一辐射体210相互耦合以辐射电磁波信号。在本实施方式中，第二辐射体320所辐射的电磁波信号包括第一谐振频率信号与第二谐振频率信号。在本实施方式中，第二谐振频率的大小为第一谐振频率的大小的两倍。在本实施方式中，第二辐射体320接地，在本实施方式中，槽孔340是在基板20上的第二辐射体320上蚀刻四个相同的椭圆形槽孔341而形成的星形槽孔，且这四个椭圆形槽孔341的长轴的一端相交于同一点342，槽孔340相对于点342呈中心对称。在本实施方式中，槽孔340的中心342与第一辐射体310的圆心311在第二表面22上的投影重合。
第三辐射体330呈圆环形，其中心与第一辐射体310的圆心311在第二表面22上的投影重合，且第三辐射体330与第一辐射体310相互耦合以辐射电磁波。在本实施方式中，组成槽孔340的四个椭圆341的中心均位于第三辐射体330上。在本实施方式中，第三辐射体330的外半径大于或者等于椭圆341的长半轴长。通过这样的设计，第三辐射体330能改变第二辐射体320的所辐射的第二谐振频率的大小，实现槽孔天线300的多频段覆盖。在本实施方式中，第三辐射体330辐射的电磁波信号频率为第一谐振频率的1.5倍。
第一附加馈入线110与四个槽孔天线300的馈入线100相连以传输电磁波信号。在本实施方式中，第一附加馈入线110为两个，每一个第一附加馈入线100分别与两相邻的槽孔天线300的馈入线100相连。在本实施方式中，第一附加馈入线110包括第一馈入部1101与第二馈入部1102，其中第二馈入部1102与第一馈入部1101相互垂直，形成T形，相邻的槽孔天线300的馈入线100分别与第一馈入部1101的两端相连。
在本实施方式中，槽孔天线阵列10还包括第二附加馈入线120，呈T形，其顶边的两端分别连接于一对第一附加馈入线110。在本实施方式中，第二附加馈入线120包括第三馈入部1201与第四馈入部1202，其中第四馈入部1202与第三馈入部1201相互垂直，形成T形，第三馈入部1201的两端与一对第二馈入部1102的相连。
在本实施方式中，第一附加馈入线110与第二附加馈入线120的形状基本相同，这样，槽孔天线300才能使辐射的信号具有相同的相位。
在本发明的其他实施方式中，槽孔天线100还可以包括多个槽孔天线300与多个第一附加馈入线110，这样能更好的抑制旁瓣电平，使槽孔天线阵列10的辐射性能更好。
请参阅图4，所示为本发明槽孔天线阵列10一实施方式中的槽孔天线300的尺寸图。在本实施方式中，槽孔天线阵列10中的第一辐射体310的半径为R1，且第一辐射体所辐射的第一频信号的频率为F1，且频率为F1的信号的波长为第一辐射体的周长，即2πR1。在本实施方式中，椭圆形槽孔341的长半轴长为R4，短半轴长为X1。在本实施方式中，第二辐射体320将产生一个第一谐振频率F2与第二谐振频率F3，且第一谐振频率F2的波长为星形槽孔340的周长的一半。在本实施方式中，第二谐振频率F3的大小为第一谐振频率F2的大小的两倍。在本实施方式中，在星形槽孔340上设置形状为圆环的第三辐射体330，且第三辐射体330大致经过四个椭圆形槽孔341的中心，该第三辐射体330的外半径为R2及内半径为R3。在本实施方式中，外半径R2与内半径R1的差值W1为1mm，而R1、R4与X1的长度可以根据无线通信***及用户所需要的频段来设置，这样槽孔天线阵列10满足了不同用户的需求，具有极大的灵活性。在本实施方式中，第三辐射体330能改变第二谐振频率F3的大小。在本实施方式中，第三辐射体330将第二谐振频率F3的大小改变为接近第一谐振频率F2的大小的1.5倍。
请参阅图5，所示为本发明槽孔天线阵列10一实施方式中的方向图，从图5中可以明显看出槽孔天线阵列10的主瓣宽度窄，而旁瓣电平比较弱，这说明该槽孔天线阵列10的辐射能量很集中，方向性非常好。在本发明的其他实施方式中，可在基板20的第一表面21的上方加上一块反射板，所述反射板为金属面板，且接地，通过这样的结构来控制槽孔天线阵列10使得所述槽孔天线阵列10具有单向辐射的效果。
请参阅图6，所示为本发明槽孔天线阵列10一实施方式中的回波损耗(Return Loss)测试图。在本实施方式中，R1为7mm，R4为7mm，X1为2.5mm。如图6所示，可以明显看出槽孔天线阵列10在工作于3.7GHz附近工作频段、4.4GHz附近工作频段以及5GHz附近工作频段时，其衰减幅度均小于10dB，符合行业标准。在本发明的其他实施方式中，R1、R4与X1可为其他的值。
本发明实施方式中的槽孔天线300及槽孔天线阵列10通过在槽孔天线300的第二辐射体320上设置槽孔340以及在槽孔340上设置形状为圆环的第三辐射体330来实现覆盖多个频段，同时具有良好的辐射性能，满足了不同用户的需求，具有极大的灵活性。

Claims (8)

1.一种槽孔天线，设置于基板上，所述基板包括第一表面与所述第一表面相对设置的第二表面，其特征在于，所述槽孔天线包括：
馈入线，设置于所述第一表面上，用于馈入电磁波；
第一辐射体，设置于所述第一表面上，呈圆形，且与所述馈入线相连；
第二辐射体，设置于所述第二表面上，其上设有槽孔，所述槽孔为四个相同的椭圆相交形成的槽孔，所述四个椭圆的长轴的一端相交于同一点，且所述槽孔相对于该点呈中心对称，所述第二辐射体与所述第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号；以及
第三辐射体，设置于所述第二表面上，呈圆环形，其中心与所述第一辐射体的圆心相对，所述第三辐射体与所述第一辐射体相互耦合以辐射电磁波信号；
其中，所述第一、第二及第三辐射体分别用于辐射不同频段的电磁波信号，且所述第二辐射体接地。
2.如权利要求1所述的槽孔天线，其特征在于，形成所述槽孔的四个椭圆的中心均位于所述第三辐射体上。
3.如权利要求2所述的槽孔天线，其特征在于，所述第三辐射体的外半径与内半径之差为1mm。
4.一种槽孔天线阵列，设置于基板上，所述基板包括第一表面与第二表面，其特征在于，所述槽孔天线阵列包括：
多个如权利要求1-3中任意一项所示的槽孔天线；及
第一附加馈入线，与所述多个槽孔天线的馈入线相连以传输电磁波信号。
5.如权利要求4所述的槽孔天线阵列，其特征在于，所述多个槽孔天线的第一辐射体的圆心在同一直线上。
6.如权利要求4所述的槽孔天线阵列，其特征在于，所述第一附加馈入线为多个，每一个所述第一附加馈入线分别与相邻槽孔天线的馈入线相连。
7.如权利要求6所述的槽孔天线阵列，其特征在于，所述第一附加馈入线呈T形。
8.如权利要求7所述的槽孔天线阵列，其特征在于，更包括第二附加馈入线，连接于所述多个第一附加馈入线以传输电磁波信号。
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