CN105071032A - 一种小型化宽频带微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化宽频带微带天线，包括：辐射贴片，所述辐射贴片在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽，辐射贴片的顶端与底端呈相同阶梯状的切角结构。通过采用矩形渐变切角结构和E型开槽结构的辐射贴片构建的天线可以只包含辐射贴片、介质板、金属地板和探针；所述辐射贴片位于介质板的正面，所述金属地板位于介质板的背面，所述探针从金属地板一侧打孔与辐射贴片连接。本发明不仅改变了微带天线电流的流向，同时增加多个谐振频点，实现微带天线的宽带化和小型化。

Description

一种小型化宽频带微带天线

技术领域

本发明涉及的是无线通信领域的天线，尤其涉及一种小型化宽频带微带天线。

背景技术

随着无线电技术的发展，天线作为射频***的前端，小型化和宽带工作是其发展的方向。目前的宽带天线的实现方式主要有频率无关天线(螺旋天线，对数周期天线)、双锥天线、V一锥天线、TEM喇叭天线、波纹喇叭天线、加载天线及其多种变形天线等，虽然这些天线在实际工程中广泛使用，由于他们自身结构的限制，通常存在尺寸过大、结构复杂、安装不便等问题。目前微带天线可以比较容易的实现结构小型化，但宽带工作一般需要附加相应的措施才能实现，如多层介质耦合贴片、缝隙馈电等。为了提高微带天线的带宽，研究人员研究出不少技术来解决这个问题。Sang-HyukWi等人2007年在IEEETransactionsonAntennasandPropagation上发表了一篇论文“WidebandmicrostrippatchantennawithU-shapedparasiticelements”，文中给出一种U型寄生贴片的微带天线，利用矩形贴片和U型寄生贴片之间的缝隙耦合，实现了27.3％(中心频率：1.5GHz)的阻抗带宽。刘清春等人在现代电子技术期刊2012年第5期发表了论文“一种新型宽频带E型微带天线的设计”，该论文在U型微带天线中间加一段传输线构成新型E型微带天线，产生多点谐振，实现在4.25～5.366GHz频带内反射系数均小于-10dB，相对带宽为23.2％。但是这些天线结构带宽展宽有限，使其在实际应用中受到了一定的限制。综上所述，设计一种新型的尺寸更小、带宽更宽、加工和安装更方便的宽带微带天线是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的小型化宽频带微带天线，为现有宽带天线存在的尺寸过大、结构复杂等问题提供有效的解决方案。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种小型化宽频带微带天线，包括：辐射贴片1，所述辐射贴片1在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽11，辐射贴片1的顶端与底端呈相同阶梯状的矩形渐变切角结构12。

优选地，所述矩形渐变切角结构12包括：第一级切角121、第二级切角122、第三级切角123和第四级切角124。

优选地，所述的小型化宽频带微带天线还包括：介质板2、金属地板3、探针4；

所述辐射贴片1位于介质板2的正面，所述金属地板3位于介质板2的背面，所述探针4从金属地板3一侧打孔与辐射贴片1连接。

优选地，所述探针4连接在辐射贴片1的宽边中垂线上。

优选地，所述介质板2为低介电常数微波板。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

所述小型化宽频带微带天线，采用矩形渐变切角结构和E型开槽结构，改变宽带天线电流的流向，同时增加多个谐振频点，实现微带天线的宽带化和小型化。天线在实现宽频带的同时，也减小了天线尺寸，天线结构特别简单，剖面低，易于安装及集成，结构简单，易于加工。此外，本发明操作方便，结构简单，有着很好的应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的小型化宽频带微带天线的三维结构示意图；

图2为本发明提供的小型化宽频带微带天线辐射贴片结构示意图；

图3为本发明提供的小型化宽频带微带天线的回波损耗曲线图；

图4为本发明提供的小型化宽频带微带天线的仿真增益图。

图中：1、辐射贴片，2、介质板，3、金属地板，4、探针，11、矩形槽，12、矩形渐变切角结构，121、第一级切角，122、第二级切角，123、第三级切角，124、第四级切角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施实例。

图1示出了本发明提供的一种小型化宽频带微带天线结构。所述小型化宽频带微带天线包括辐射贴片1、介质板2、金属地板3、探针4，其中辐射贴片1位于介质板2的正面，所述金属地板3位于介质板2的背面，所述探针4从金属地板3一侧打孔与辐射贴片1相连接。

参见图2，所述辐射贴片1在沿窄边方向轴对称开矩形槽11，形成E型贴片结构，添加对称矩形槽11以后，会引起电流绕流的缝隙耦合，在天线边缘部分产生一个低于原矩形贴片天线的谐振频率，设计优化矩形槽11的尺寸和相对距离，使两个谐振频率靠近，从而展宽带宽。同时，在E型贴片结构的基础上对称添加4个相同阶梯状的切角结构，形成矩形渐变切角结构12，包括第一级切角121、第二级切角122、第三级切角123和第四级切角124，切角结构破坏了矩形贴片的单谐振特性，增加了高于原矩形贴片天线的谐振频率，合理设计切角结构的尺寸，可实现天线宽频带特性，此外，切角结构改变了宽带电流的流向，进一步展宽带宽。

在本实施例中，矩形槽11的尺寸为4.6mm×0.46mm，间距为3.36mm，第一级切角121的面积为0.57mm×0.4mm，第二级切角122的面积为0.3mm×0.4mm，第三级切角123的面积为0.3mm×0.4mm，第四级切角124的面积为0.3mm×0.4mm。

馈电结构是微带天线的重要组成部分，一个选择恰当的馈电对压缩天线的整体尺寸、提高辐射性能和工作带宽及日后扩展成阵列具有重要影响。对微带天线进行馈电的三种基本方式是：(1)用微带线馈电；(2)用同轴线馈电；(3)电磁耦合馈电。其中同轴线馈电操作简单，是微带天线单元常用的一种馈电方式。在本实施例中，在辐射贴片1、介质板2、金属地板3上钻孔，将探针4与辐射贴片1进行焊接，同时同轴插座安装在金属地板背面。在本实施例中，探针4馈电的位置在辐射贴片1宽边中垂线上，相对于辐射贴片1中心的距离为1.2mm。

本发明天线的介质板采用Rogers4350板材，介电常数为3.48，介质板厚度为h1，在本实施例中，h1为1.55mm。

在本实施例中，本发明天线的整体尺寸为13mm×13mm×1.586mm。

参见图3为本发明一种小型化宽频带微带天线的仿真回波损耗曲线图。由图可以看出，回波损耗小于-10dB所覆盖的频率范围为12GHz–16.3GHz，相对阻抗带宽为30.4％。

参见图4为本发明一种小型化宽频带微带天线的仿真增益。在12GHz–16.3GHz的频带内，其增益均大于5dBi。

以上所述仅为本发明的一个具体实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小型化宽频带微带天线，包括：辐射贴片(1)，其特征在于：所述辐射贴片(1)在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽(11)，辐射贴片(1)的顶端与底端呈相同阶梯状的矩形渐变切角结构(12)。

2.根据权利要求1所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于：所述矩形渐变切角结构(12)包括：第一级切角(121)、第二级切角(122)、第三级切角(123)和第四级切角(124)。

3.根据权利要求1所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于还包括：介质板(2)、金属地板(3)、探针(4)；

所述辐射贴片(1)位于介质板(2)的正面，所述金属地板(3)位于介质板(2)的背面，所述探针(4)从金属地板(3)一侧打孔与辐射贴片(1)连接。

4.根据权利要求3所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于：所述探针(4)连接在辐射贴片(1)的宽边中垂线上。

5.根据权利要求3所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于：所述介质板(2)为低介电常数微波板。