CN207038706U - 一种基于v型缝隙的宽带圆极化天线 - Google Patents

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王彬
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Abstract

本实用新型公开了一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板背面印刷Z型微带馈线，所述Z型微带馈线连接短截线，所述介质基板正面设置辐射贴片，所述辐射贴片上蚀刻开口缝隙及闭合缝隙，所述开口缝隙及闭合缝隙均为V型直角缝隙且关于辐射贴片的竖直中线对称，本实用新型的宽带圆极化天线，具有结构简单、尺寸小、易调节、圆极化带宽宽等特点。

Description

一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线
技术领域
本实用新型涉及一种宽带圆极化天线，具体涉及一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线。
背景技术
由于圆极化天线在移动通信中独特的优势，使其受到了极大的重视。圆极化天线由于对旋向不敏感，可以避免传统的线极化天线在极化失配时产生信号衰减的问题。线极化波容易在传输环境中发生极化偏转造成衰减，而圆极化波遇到障碍物会反向，因为直射波和反射波会有极化隔离，所以圆极化波具有很强的抗干扰能力和防雨雾能力，并且在民用和军用领域被广泛使用。由于圆极化天线独特的抗干扰和抗衰落特性，广泛的应用于GPS(全球定位***)、RFID(射频识别)、WLAN(无线城域网)等通信***中。
设计宽带圆极化天线的难点在于阻抗和轴比同时达到宽带特性并且保持天线的小型化特性。常见的圆极化技术有以下几种：对辐射贴片切角，在方形缝隙中引入微扰单元，交叉偶极子天线，采用90°相位差的馈电网络等。然而这些方法具有尺寸大和带宽窄的缺点。传统的缝隙天线尺寸往往是半波长，而开口缝隙天线尺寸一般是四分之一波长。因此利用开口缝隙设计圆极化天线可以在达到宽带的同时保持小的尺寸。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线，该圆极化天线具有结构简单，制作容易、宽频带、小尺寸等优点。
本实用新型采用如下技术方案：
一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板背面印刷Z型微带馈线，所述Z型微带馈线连接短截线，所述介质基板正面设置辐射贴片，所述辐射贴片上蚀刻开口缝隙及闭合缝隙，所述开口缝隙及闭合缝隙均为V型直角缝隙且关于辐射贴片的竖直中线对称。
所述Z型微带馈线由三个微带线构成，分别为第一微带线、第二微带线及第三微带线，所述第一微带线及第三微带线分别垂直于第二微带线的两端，所述短截线与第二微带线垂直连接。
所述开口缝隙的长度约为天线工作频率的二分之一波长。
所述Z型微带馈线经过所述开口缝隙靠近顶点一侧对应介质基板背面相对应位置，对开口缝隙进行耦合馈电。
开口缝隙的宽度大于闭合缝隙的宽度。
所述辐射贴片的尺寸与介质基板的尺寸相同。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用了开口缝隙的结构，有效的减小了天线的尺寸；
本实用新型Z型微带馈线上加入了短截线，形成多频谐振，有效的增加了天线的阻抗带宽；
本实用新型在贴片上引入了V型闭合缝隙，从而使正交的电场在宽带上达到90°相位差，形成宽带的圆极化。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的结构尺寸图，单位为毫米；
图3是图1中实施例仿真的回波损耗图；
图4是本实用新型实施例仿真的轴比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1-图2所示，一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板背面印刷Z型微带馈线，所述Z型微带馈线由三个微带线构成，分别为第一微带线1a、第二微带线1b及第三微带线1c，所述第一及第三微带线分别与第二微带线垂直连接，所述短截线2与第二微带线连接，所述第一微带线与介质基板左边缘连接，第三微带线的一边与介质基板上边缘连接。
所述介质基板正面印刷辐射贴片6，所述辐射贴片的尺寸跟介质基板的尺寸相同，所述辐射贴片蚀刻有开口缝隙4及闭合缝隙5，所述两个缝隙均为V型直角缝隙，本实施例中，V型开口缝隙的长度及宽度大于V型闭合缝隙的长度及宽度，开口缝隙及闭合缝隙开口方向相同，均向上开口，并关于辐射贴片竖直中线对称，所述V型开口缝隙和V型闭合缝隙的两条边相互平行，实施例中闭合缝隙位于开口缝隙的下方，其顶点在同一条直线上，开口缝隙的长度约为天线工作频率的二分之一波长。
所述开口缝隙顶点左侧的位置是开口缝隙的特定馈电位置，其对应的介质基板背面位置印刷Z型微带馈线，对开口缝隙进行耦合馈电，可以初步地激励起低频谐振和圆极化。
首先是实现低频谐振，并且得到初步的圆极化。在辐射贴片6上蚀刻开口缝隙4，在介质基板的背面由Z型微带馈线经过V型开口缝隙的特定位置3，对缝隙进行耦合馈电。可以初步地激励起低频谐振和圆极化。
所述Z型微带馈线由三个微带线构成，分别为第一微带线、第二微带线及第三微带线，所述第一微带线及第三微带线分别垂直于第二微带线的两端，所述短截线与第二微带线垂直连接，如图1所示，第二微带线位于开口缝隙对应的介质基板背面位置，所述短截线垂直于第二微带线。
其次引入多频谐振拓宽阻抗带宽，在Z型微带馈线上接入短截线2，从而引入了多频谐振，有效增加阻抗带宽。
最后实现整个频带的圆极化特性。在辐射贴片6上蚀刻V型闭合缝隙，使贴片上互相正交的电场达到90°相位差，从而在整个频带轴比小于3dB,即达到圆极化。
为了验证本方案的有效性，下面给出具体实例进行说明。
在本实例中，选用相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为0.8mm的FR4介质基板，介质基板的平面尺寸为44×42mm。短截线长度为5.6mm，V型开口缝隙宽7.2mm，闭合缝隙宽3mm、长16.5mm，其余部分尺寸如表1所示.在实际实施中，用50欧姆的同轴线直接馈电，同轴线的内导体与微带馈线相连接，外导体与辐射贴片相连接，具体尺寸如表1所示，单位mm：
表1
L W H L1 L2 L3 L4 L5
42 44 0.8 12.6 7.4 16.5 14 5.5
L6 L7 L8 L9 L10 W1 W2 W3
23.2 6.3 5.6 11.8 19 22 7.2 3
W4 W5 W6 W7 W8
2.9 4.2 2.3 2 3.6
以上述图2所示尺寸制作的圆极化天线仿真的回波损耗和轴比结果分别如图3和图4。由图可知，该圆极化天线在2.19-4.6GHz内，回波损耗小于-10dB，轴比小于3dB，相对带宽为71％，本实用新型的宽带圆极化天线，具有结构简单、尺寸小、易调节、圆极化带宽宽等特点，适合用于RFID、WLAN、WIMAX等高速数据通信场景。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于V型缝隙的宽带圆极化天线，其特征在于，包括介质基板，所述介质基板背面印刷Z型微带馈线，所述Z型微带馈线连接短截线，所述介质基板正面设置辐射贴片，所述辐射贴片上蚀刻开口缝隙及闭合缝隙，所述开口缝隙及闭合缝隙均为V型直角缝隙且关于辐射贴片的竖直中线对称。
2.根据权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述Z型微带馈线由三个微带线构成，分别为第一微带线、第二微带线及第三微带线，所述第一微带线及第三微带线分别垂直于第二微带线的两端，所述短截线与第二微带线垂直连接。
3.根据权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述开口缝隙的长度为天线工作频率的二分之一波长。
4.根据权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述Z型微带馈线经过所述开口缝隙靠近顶点一侧对应介质基板背面相对应位置。
5.根据权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，开口缝隙的宽度大于闭合缝隙的宽度。
6.根据权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述辐射贴片的尺寸与介质基板的尺寸相同。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107221746A (zh) * 2017-06-13 2017-09-29 华南理工大学 一种基于v型缝隙的宽带圆极化天线
CN114156645A (zh) * 2022-02-10 2022-03-08 北京理工大学前沿技术研究院 一种新型北斗缝隙rdss天线及刻蚀方法

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