CN107146945A - 三模宽带阶梯型缝隙天线 - Google Patents

三模宽带阶梯型缝隙天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种三模宽带阶梯型缝隙天线，包括介质板、镂空金属片、L形金属微带线和SMA头，所述镂空金属片贴合于所述介质板的上表面，所述L形金属微带线贴合于所述介质板的下表面；所述镂空金属片上刻蚀有阶梯型镂空缝隙，所述阶梯型镂空缝隙由第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空依次连接构成；所述L形金属微带线的横部与所述介质板的下表面的长边平行，所述L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面的长边垂直；所述SMA头固设于所述介质板上，所述镂空金属片与SMA头的接地端电连接，所述L形金属微带线与SMA头的馈电端电连接。本发明相比于传统的缝隙天线，可以增加一个谐振模式，能够同时覆盖三个频率。

Description

三模宽带阶梯型缝隙天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种三模宽带阶梯型缝隙天线。
背景技术
为了便于通信终端和射频识别***的大规模推广应用，终端或***的经济成本和体积大小都是至关重要的考虑因素，作为其中重要部件的天线，在保证较高性能指标的前提下，必须都需要多频化、宽带化、小型化。对于传统的缝隙天线，利用微带线在缝隙边缘馈电时，能够产生两个基本谐振模式，通过调谐这两个基本谐振模式的频率间距，可以实现宽带天线设计。然而，现有技术传统的缝隙天线，存在不能产生三个基本谐振模式的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的提供一种三模宽带阶梯型缝隙天线，旨在解决现有的缝隙天线不能产生三个基本谐振模式的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种三模宽带阶梯型缝隙天线，包括介质板、镂空金属片、L形金属微带线和SMA头，所述镂空金属片贴合于所述介质板的上表面，所述L形金属微带线贴合于所述介质板的下表面；所述镂空金属片上刻蚀有阶梯型镂空缝隙，所述阶梯型镂空缝隙由第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空依次连接构成；所述L形金属微带线的横部与所述介质板的下表面的长边平行，所述L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面的长边垂直；所述SMA头固设于所述介质板上，所述镂空金属片与SMA头的接地端电连接，所述L形金属微带线与SMA头的馈电端电连接。
优选的，所述第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空的宽边与所述介质板的上表面的宽边中轴线平行；所述第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空关于所述宽边中轴线对称。
优选的，所述三模宽带阶梯型缝隙天线为长方体结构，所述镂空金属片及L形金属微带线均为铜质。
优选的，所述介质板为FR4的介质基板，所述介质板的厚度为0.8mm且介电常数为4.4。
优选的，所述介质板和镂空金属片的长度为74mm，所述介质板和镂空金属片的宽度为106mm；所述第一矩形镂空的长度为52mm，所述第一矩形镂空的宽度为44mm；所述第二矩形镂空的长度为32mm，所述第二矩形镂空的宽度为6mm；所述第三矩形镂空的长度为6.7mm，所述第三矩形镂空的宽度为10.5mm；所述第四矩形镂空的长度为2.6mm，所述第四矩形镂空的宽度为17.7mm；所述第五矩形镂空的长度为9.6mm，所述第五矩形镂空的宽度为1.5mm。
优选的，阶梯型镂空缝隙的下部长边与所述介质板的上表面的下部长边的距离为6.3mm。
优选的，所述L形金属微带线的宽度为1.32mm，所述L形金属微带线的横部的长度为27.6mm，所述L形金属微带线的竖部长度为11.32mm。
优选的，所述L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面的左边宽边的距离为20.4mm。
相较于现有技术，本发明三模宽带阶梯型缝隙天线通过设置阶梯型镂空缝隙谐振，并且利用微带线馈电，可以产生三个谐振模式，比传统的双模缝隙天线多一个谐振模式。本发明相比于传统的双模缝隙天线，可以增加一个谐振模式，能够产生三个基本谐振模式，实现三模宽带阶梯型缝隙天线。
附图说明
图1是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线优选实施例的结构示意图；
图2是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线的镂空金属片优选实施例的结构示意图；
图3是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线的L形金属微带线优选实施例的结构示意图；
图4是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线的反射系数仿真结果示意图；
图5是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线L0参数的反射系数仿真结果示意图；
图6是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线d1参数的反射系数仿真结果示意图；
图7是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线W4参数的反射系数仿真结果示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1所示，图1是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线优选实施例的平面结构示意图。在本实施例中，三模宽带阶梯型缝隙天线1，包括介质板10、镂空金属片20、L形金属微带线30和SMA(Sub-Miniature-A)头40。所述三模宽带阶梯型缝隙天线1为长方体结构(图1中仅示出了平面示意图)，所述镂空金属片20及L形金属微带线30均为铜质。所述介质板10为FR4的介质基板，所述介质板10厚度为0.8mm且介电常数优选为4.4。所述SMA头40为同轴连接器。所述镂空金属片20贴合于所述介质板10的上表面，所述L形金属微带线30贴合于所述介质板10的下表面；所述镂空金属片20上刻蚀有阶梯型镂空缝隙21，所述阶梯型镂空缝隙21由第一矩形镂空211、第二矩形镂空212、第三矩形镂空213、第四矩形镂空214和第五矩形镂空215依次连接构成；所述L形金属微带线的横部31与所述介质板10的下表面的长边平行，所述L形金属微带线的竖部32与所述介质板10的下表面的长边垂直；所述SMA头40穿设于所述介质板10上，所述镂空金属片20与SMA头40的接地端电连接，所述L形金属微带线30与SMA头40的馈电端电连接。
作为本发明的优选实施例，所述L形金属微带线的竖部32延伸至所述介质板10的下表面的底部长边，所述SMA头40设置于所述L形金属微带线的竖部32与所述介质板10的下表面的底部长边相交位置的介质板10上，形成第一馈电端口。
本发明三模宽带阶梯型缝隙天线通过设置阶梯型镂空缝隙谐振，并且利用微带线馈电，可以产生三个谐振模式，比传统的双模缝隙天线多一个谐振模式。因此，本发明相比于传统的双模缝隙天线，可以增加一个谐振模式，能够产生三个基本谐振模式，实现三模宽带阶梯型缝隙天线。
参照图2所示，图2是三模宽带阶梯型缝隙天线的镂空金属片优选实施例的结构示意图。在本实施例中，所述第一矩形镂空211、第二矩形镂空212、第三矩形镂空213、第四矩形镂空214和第五矩形镂空215的宽边与所述介质板10的上表面的宽边中轴线平行；所述第一矩形镂空211、第二矩形镂空212、第三矩形镂空213、第四矩形镂空214和第五矩形镂空214关于所述宽边中轴线对称。
所述介质板10和镂空金属片20的长度W为74mm，所述介质板10和镂空金属片20的宽度L为106mm；所述第一矩形镂空211的长度W0为52mm，所述第一矩形镂空211的宽度L0为44mm；所述第二矩形镂空212的长度W1为32mm，所述第二矩形镂空212的宽度L1为6mm；所述第三矩形镂空213的长度W2为6.7mm，所述第三矩形镂空213的宽度L2为10.5mm；所述第四矩形镂空214的长度W3为2.6mm，所述第四矩形镂空214的宽度L3为17.7mm；所述第五矩形镂空215的长度W4为9.6mm，所述第五矩形镂空215的宽度L4为1.5mm。所述阶梯型镂空缝隙21的下部长边与所述介质板10的上表面的下部长边的距离dx为6.3mm。
参照图3所示，图3是三模宽带阶梯型缝隙天线的L形金属微带线优选实施例的结构示意图。所述L形金属微带线30的宽度WP1为1.32mm，所述L形金属微带线的横部31的长度d2为27.6mm，所述L形金属微带线的竖部32的长度d1为11.32mm。所述L形金属微带线的竖部32与所述介质板10的下表面的左边宽边的距离d0为20.4mm。
参考图4所示，图4是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线的反射系数仿真结果示意图。从图4可以看出，所述三模宽带阶梯型缝隙天线1的反射系数在-10dB以下，工作频率可以覆盖1.15GHz到2.93GHz，实现了fm1、fm2、fm3三个谐振模式，相对带宽可以达到86.9％，实现宽带性能。
参考图5所示，图5是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线L0参数的反射系数仿真结果示意图。从图5中可以看出，通过调节所述第一矩形镂空211的宽度L0，可以实现对fm2的独立调谐，因此可知fm2为该缝隙谐振器的基本谐振频率。
参考图6所示，图6是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线d1参数的反射系数仿真结果示意图。从图6中可以看出，通过调节L形金属微带线的竖部32的长度d1，可以实现对fm3的独立调谐，因此可知fm3是由缝隙中形成的虚拟短路缝隙谐振器产生。
参考图7所示，图7是本发明三模宽带阶梯型缝隙天线W4参数的反射系数仿真结果示意图。从图7中可以看出，通过调节所述第五矩形镂空215的长度W4，该三模宽带阶梯型缝隙天线1在低频处相对于传统的缝隙天线形成了一个新的谐振频率fm1，可以通过调节所述第五矩形镂215的长度W4来实现对fm1的调谐。
本发明三模宽带阶梯型缝隙天线通过设置阶梯型镂空缝隙谐振，并且利用微带线馈电，可实现工作频率覆盖1.15GHz到2.93GHz，实现了fm1、fm2、fm3三个谐振模式，相对带宽可以达到86.9％，实现宽带性能的阶梯型缝隙天线。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种三模宽带阶梯型缝隙天线，包括介质板、镂空金属片、L形金属微带线和SMA头，其特征在于：
所述镂空金属片贴合于所述介质板的上表面，所述L形金属微带线贴合于所述介质板的下表面；
所述镂空金属片上刻蚀有阶梯型镂空缝隙，所述阶梯型镂空缝隙由第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空依次连接构成；
所述L形金属微带线的横部与所述介质板的下表面的长边平行，所述L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面的长边垂直；
所述SMA头固设于所述介质板上，所述镂空金属片与SMA头的接地端电连接，所述L形金属微带线与SMA头的馈电端电连接。
2.如权利要求1所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空的宽边与所述介质板的上表面的宽边中轴线平行；所述第一矩形镂空、第二矩形镂空、第三矩形镂空、第四矩形镂空和第五矩形镂空关于所述宽边中轴线对称。
3.如权利要求1所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述三模宽带阶梯型缝隙天线为长方体结构，所述镂空金属片及L形金属微带线均为铜质。
4.如权利要求1所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述介质板为FR4的介质基板，所述介质板的厚度为0.8mm且介电常数为4.4。
5.如权利要求1-4任一项所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述介质板和镂空金属片的长度为74mm，所述介质板和镂空金属片的宽度为106mm；所述第一矩形镂空的长度为52mm，所述第一矩形镂空的宽度为44mm；所述第二矩形镂空的长度为32mm，所述第二矩形镂空的宽度为6mm；所述第三矩形镂空的长度为6.7mm，所述第三矩形镂空的宽度为10.5mm；所述第四矩形镂空的长度为2.6mm，所述第四矩形镂空的宽度为17.7mm；所述第五矩形镂空的长度为9.6mm，所述第五矩形镂空的宽度为1.5mm。
6.如权利要求5所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述阶梯型镂空缝隙的下部长边与所述介质板的上表面的下部长边的距离为6.3mm。
7.如权利要求6所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述L形金属微带线的宽度为1.32mm，所述L形金属微带线的横部的长度为27.6mm，所述L形金属微带线的竖部长度为11.32mm。
8.如权利要求7所述的三模宽带阶梯型缝隙天线，其特征在于，所述L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面的左边宽边的距离为20.4mm。
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