CN202217783U - 宽带小型化微带栅格阵列天线 - Google Patents

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王国胜
许晖
魏坤
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Abstract

本实用新型涉及一种宽带小型化微带栅格阵列天线，该天线包括薄介质基片、附着在所述薄介质基片下表面的作为接地板的金属薄层以及附着在所述薄介质基片上表面的金属贴片；所述金属贴片包括若干个横截面为椭圆形的辐射单元以及连接所述辐射单元的传输线。该天线印刷在一个PCB板上，直接用50Ω同轴线馈电，采用椭圆形辐射单元增加阻抗和增益带宽，并且用正弦型传输线来减小尺寸。该天线具有7个辐射单元，在并行机上用遗传算法对天线的结构参数进行优化，加工出天线原型并进行测试，仿真和测试结果吻合，
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<-10dB时带宽达到了25%,3dB增益带宽达到16.3%，相比传统栅格阵列天线带宽得到了很大的提高，同时天线尺寸减小了47%增益达到13.7dBi。

Description

宽带小型化微带栅格阵列天线
技术领域
本实用新型涉及一种应用于无线局域网的新型宽带小型化微带栅格阵列天线，属于无线电设备中天线领域。 
背景技术
天线是无线电设备中的关键部件，它承担着能量转换功能和定向辐射(或接收)的功能，直接决定电磁能量在空间传输的效率，影响整个无线通信***工作效果。随着无线通信事业的蓬勃发展，对天线性能提出了许多特殊的和苛刻的要求，蜂窝电话、全球定位***(GPS)、合成孔径雷达(SAR)、卫星通信、个人通信(GSM 900/DCS1800)，特别是现阶段的第三代移动通信，以及无线局域网领域，要求天线要同时具备宽带化、结构小型化、结构简单、制作成本低廉和适合大批量生产等性能。传统的天线类型很难同时满足上述所有性能要求。 
一种应用于无线局域网的新型宽带小型化微带栅格阵列天线，在小型化、天线带宽、高增益、馈电方式等方面取得了一些成果，能够满足现在无线局域网的对天线的要求。 
以前的栅格阵列天线中还有一些不足之处。首先，天线的输入阻抗很多时候高于50Ω，所以如果天线通过一个常用的50Ω同轴线馈电的时候就必须要阻抗变换器。第二，栅格阵列天线的频率带宽很窄，多数天线的VSWR＜2时的带宽仅有2.6％，3dB增益带宽少于7％。第三，传统的栅格阵列天线尺寸比较大，很难满足我们当前无线局域网对天线小型化的要求。 
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种宽带小型化微带栅格阵列天线，直接用50Ω同轴线馈电。用于减小现在天线的物理尺寸，增加天线带宽，简化馈电方式，提高天线的增益。 
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种宽带小型化微带栅格阵列天线，直接用50Ω同轴线馈电；该天线包括薄介质基片、附着在所述薄介质基片下表面的作为接地板的金属薄层以及附着在所述薄介质基片上表面的金属贴片；所述金属贴片包括若干个横截面为椭圆形的辐射单元以及连接所述辐射单元的传输线。 
优选地，所述横截面为椭圆形的辐射单元为7个，按照前面2个、中间3个、后面2个的方式排列。 
优选地，所述辐射单元的长边La长度为65.6mm；短边Lb长度为45.5mm。 
优选地，所述传输线呈正弦型，其振幅Am为8.4mm。 
优选地，连接相邻的两个辐射单元的传输线长度Lt为55mm。 
优选地，所述薄介质基片的厚度h2为6.42mm。 
优选地，所述传输线的横截面呈圆形，其直径Wt为3.6mm。 
本实用新型宽带小型化微带栅格阵列天线提出了一种新的微带栅格阵列天线，它直接用50Ω同轴线馈电而不需要阻抗变换器，为了增加频率带宽并且实现小型化，天线采用了椭圆形辐射单元和正弦型传输线来构成栅格单元，并且在并行机上用遗传算法结合时域有限差分方法对天线的结构参数进行优化。 
本实用新型可以应用于无线局域网802.11a/b/g/n等无线方式的发射和接收，本实用新型可以解决现在天线中馈电方式复杂，物理尺寸过大以及带宽较窄的问题。 
附图说明
图1为本实用新型微带栅格阵列天线的结构图。 
图2为本实用新型天线回波损耗的测量值和仿真值。 
图3为本实用新型天线的增益图。 
图4为本实用新型天线YZ平面的方向图。 
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。 
一种宽带小型化微带栅格阵列天线，直接用50Ω同轴线馈电；该天线包括薄介质基片、附着在所述薄介质基片下表面的作为接地板的金属薄层以及附着在所述薄介质基片上表面的金属贴片；所述金属贴片包括若干个横截面为椭圆形的辐射单元以及连接所述辐射单元的传输线。 
本实用新型新型宽带小型化微带栅格阵列天线是通过改进创新一些基本和传统的天线 得到，其基本思想就是：通过一些新的结构，来减小现在天线的物理尺寸，增加天线带宽，简化馈电方式，提高天线的增益，该天线直接用50Ω同轴线馈电，采用椭圆形辐射单元增加阻抗和增益带宽，并且用正弦型传输线来减小尺寸。该天线具有7个辐射单元，加工出天线原型并进行测试，仿真和测试结果吻合，S11＜-10dB时带宽达到了25％，3dB增益带宽达到16.3％，相比传统栅格阵列天线带宽得到了很大的提高，同时天线尺寸减小了47％增益达到13.7dBi。 
天线的结构参数为：栅格阵列天线的结构参数经过遗传算法优化的结果如下(单位：mm)：h2＝6.42，La＝65.6，Lb＝45.5，Am＝8.4，Lt＝55和Wt＝3.6。 
根据上述结构参数，加工制作了天线模型并进行了性能测试。测试结果(图3，图4，图5所示)表明该新型宽带小型化微带栅格阵列天线的S11＜-10dB频率范围分别从2.32GHz到2.98GHz，相对带宽达到了25％，同时天线的物理尺寸也缩小了47％，表明该天线具有较宽的阻抗带宽和很好的小型化特征。 
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种宽带小型化微带栅格阵列天线，直接用50Ω同轴线馈电；其特征在于：该天线包括薄介质基片、附着在所述薄介质基片下表面的作为接地板的金属薄层以及附着在所述薄介质基片上表面的金属贴片；所述金属贴片包括若干个横截面为椭圆形的辐射单元以及连接所述辐射单元的传输线。
2.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：所述横截面为椭圆形的辐射单元为7个，按照前面2个、中间3个、后面2个的方式排列。
3.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：所述辐射单元的长边La长度为65.6mm；短边Lb长度为45.5mm。
4.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：所述传输线呈正弦型，其振幅Am为8.4mm。
5.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：连接相邻的两个辐射单元的传输线长度Lt为55mm。
6.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：所述薄介质基片的厚度h2为6.42mm。
7.如权利要求1所述的一种宽带小型化微带栅格阵列天线，其特征在于：所述传输线的横截面呈圆形，其直径Wt为3.6mm。
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