CN212571341U - 一种宽带开槽贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带开槽贴片天线，涉及微波技术领域，该宽带开槽贴片天线包括介质基板及其上下表面的矩形辐射贴片和金属接地板，矩形辐射贴片上开设有两条开口相对且对称分布的U型槽，同轴馈电探针对矩形辐射贴片进行馈电，两条U型槽的开口相对设置方式使沿两条槽的电流同向从而使两条U型槽产生的谐振相互靠近，实现较为理想的增益、实现良好的宽带天线特性，该宽带开槽贴片天线工作频带宽、尺寸小、结构简单稳定，易于集成，可以很好地满足天线相控阵阵列组阵要求。

Description

一种宽带开槽贴片天线

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，尤其是一种宽带开槽贴片天线。

背景技术

宽带天线在高频与高速数据通信方面的需求正日益增加，贴片天线因具有小尺寸、低加工成本等特点而被广泛应用于通信***。传统贴片天线带宽较窄，带宽约为2～3％，极大地限制了其在通信***中的应用。目前常用的拓展天线带宽的方法主要为增加天线高度、降低基板介电常数、在天线中采用多层板引入寄生谐振器等，这些方法虽然可以在一定程度上增加天线带宽，但会存在如下问题：增加天线高度的方法(如增高基板厚度或层叠贴片)会大大增加天线剖面高度，采用低介电常数基板(如空气基板)则会使天线结构不太稳定，增加加工安装难度，而在天线平面引入寄生贴片亦会大大增加天线平面尺寸，且天线结构较为复杂，现有这种方法都很难满足天线相控阵阵列组阵要求。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种宽带开槽贴片天线，本实用新型的技术方案如下：

一种宽带开槽贴片天线，该宽带开槽贴片天线包括介质基板、矩形辐射贴片、金属接地板和同轴馈电探针，矩形辐射贴片和金属接地板分别覆盖在介质基板的上下表面；

矩形辐射贴片上刻蚀有第一U型槽和第二U型槽，两个U型槽的开口方向相对且两个U型槽相对于矩形辐射贴片的沿着U型槽长边的中心线对称；同轴馈电探针通过金属接地板上开设的圆孔穿过介质基板为矩形辐射贴片馈电，两个U型槽分别产生一个谐振并耦合产生新的谐振使得矩形辐射贴片在不同频点产生三个谐振。

其进一步的技术方案为，第一U型槽的尺寸大于第二U型槽，第二U型槽嵌套设置于第一U型槽的内部。

其进一步的技术方案为，同轴馈电探针位于矩形辐射贴片的正中间位置。

其进一步的技术方案为，宽带开槽贴片天线的带宽与两个U型槽的谐振频率以及两个U型槽之间的间距相关，每个U型槽的谐振频率与U型槽的尺寸相关。

其进一步的技术方案为，每个U型槽的谐振频率与U型槽的各边长度以及各边开槽宽度相关，U型槽的尺寸均匀或不均匀。

其进一步的技术方案为，介质基板为介电常数为2.2、损耗正切角为0.0009的RT5880双面覆铜板。

其进一步的技术方案为，宽带开槽贴片天线的工作带宽在驻波比小于2时达41％、工作频带内增益波动为1.9dB，并且宽带开槽贴片天线的尺寸为0.34λg×0.34λg×0.07λg，λg表示导波波长。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种宽带开槽贴片天线，该宽带开槽贴片天线在矩形辐射贴片上设有两条开口相对且对称分布的U型槽，两条U型槽的相对设置方式使沿两条槽的电流同向从而使两条U型槽产生的谐振相互靠近，实现良好的宽带天线特性、实现较为理想的增益。

另外，两条U型槽可以进一步采用相互嵌套的结构，从而在实现宽带特性的同时大大缩减天线尺寸，减小天线整体体积。

馈电位置可以进一步设置在天线中心，可使两条U型槽有效辐射以降低天线带内增益波动。

该宽带开槽贴片天线工作频带宽、尺寸小、带内增益波动低、结构简单稳定，易于集成，可以很好地满足天线相控阵阵列组阵要求。

附图说明

图1是本申请公开的宽带开槽贴片天线的层叠结构示意图。

图2是本申请公开的宽带开槽贴片天线的从矩形辐射贴片侧的俯视图。

图3是本申请的宽带开槽贴片天线的天线驻波比仿真曲线。

图4是本申请的宽带开槽贴片天线的增益仿真曲线。

图5是本申请的宽带开槽贴片天线的E面辐射方向图。

图6是本申请的宽带开槽贴片天线的H面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种宽带开槽贴片天线，请参考图1所示的结构，该宽带开槽贴片天线包括介质基板1、矩形辐射贴片2、金属接地板3和同轴馈电探针4。矩形辐射贴片2和金属接地板3分别覆盖在介质基板1的上下表面。本申请中的介质基板1为介电常数为2.2、损耗正切角为0.0009的RT5880双面覆铜板。

请参考图2，矩形辐射贴片2上刻蚀有第一U型槽21和第二U型槽22，两个U型槽的开口方向相对且两个U型槽相对于矩形辐射贴片2的沿着U型槽长边的中心线对称。

同轴馈电探针4通过金属接地板3上开设的圆孔穿过介质基板1为矩形辐射贴片2馈电，使具有双U型槽的矩形辐射贴片2在不同频点产生三个谐振以拓展天线带宽，其中第一U型槽21与第二U型槽22分别产生一个谐振，两个U型槽耦合产生第三个谐振。本申请这种两条U型槽开口相对对称放置的结构可以使两条U型槽的电流同向从而使两条U型槽产生的谐振相互靠近，实现良好的宽带天线特性、实现较为理想的增益，易于天线相控阵阵列组件。

进一步的，两个U型槽可以设置为嵌套结构，则第一U型槽21的尺寸大于第二U型槽22，第二U型槽22嵌套设置于第一U型槽21的内部，这种嵌套结构可以在实现宽带的同时大大缩减天线尺寸。

另一方面，同轴馈电探针4可以设置在矩形辐射贴片的正中间位置，此时同轴馈电探针4位于第二U型槽22的内部，如图2所示第二U型槽22的内部的圆形区域处，同轴馈电探针4对两个U型槽进行馈电，使之同时产生有效辐射以降低天线带内增益波动。

本申请中的宽带开槽贴片天线的带宽与两个U型槽的谐振频率以及两个U型槽之间的间距相关，每个U型槽的谐振频率与U型槽的尺寸相关，每个U型槽的谐振频率与U型槽的各边长度以及各边开槽宽度相关。U型槽的尺寸可灵活调控U型槽的谐振频率与天线工作频带内的匹配以保证天线良好的宽带特性，本申请中的U型槽的尺寸均匀或不均匀，也即U型槽各边的开槽宽度相等或不相等。

两个U型槽的谐振频率又影响带宽，因此宽带开槽贴片天线的带宽可以通过两个U型槽的尺寸和间距调控带宽。

本申请的宽带开槽贴片天线的工作带宽相比于单U型槽的结构(驻波比VSWR<2)拓展达41％、天线在中心频率点的增益为7.1dBi，工作频带内增益波动较小为1.9dB，并且所述宽带开槽贴片天线的尺寸为0.34λg×0.34λg×0.07λg，λg表示导波波长，可以很好地满足天线相控阵阵列组阵要求。本申请的宽带开槽贴片天线的天线仿真曲线如图3和4所示、天线方向图如图5和6所示，图3为天线驻波比曲线，图4为增益曲线，图5为E面辐射方向图，图6为H面辐射方向图。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述宽带开槽贴片天线包括介质基板、矩形辐射贴片、金属接地板和同轴馈电探针，所述矩形辐射贴片和所述金属接地板分别覆盖在所述介质基板的上下表面；

所述矩形辐射贴片上刻蚀有第一U型槽和第二U型槽，两个U型槽的开口方向相对且两个U型槽相对于所述矩形辐射贴片的沿着U型槽长边的中心线对称；所述同轴馈电探针通过所述金属接地板上开设的圆孔穿过所述介质基板为所述矩形辐射贴片馈电，两个U型槽分别产生一个谐振并耦合产生新的谐振使得所述矩形辐射贴片在不同频点产生三个谐振。

2.根据权利要求1所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述第一U型槽的尺寸大于所述第二U型槽，所述第二U型槽嵌套设置于所述第一U型槽的内部。

3.根据权利要求1所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述同轴馈电探针位于所述矩形辐射贴片的正中间位置。

4.根据权利要求1-3任一所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述宽带开槽贴片天线的带宽与两个U型槽的谐振频率以及两个U型槽之间的间距相关，每个U型槽的谐振频率与所述U型槽的尺寸相关。

5.根据权利要求4所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，每个U型槽的谐振频率与所述U型槽的各边长度以及各边开槽宽度相关，所述U型槽的尺寸均匀或不均匀。

6.根据权利要求1所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述介质基板为介电常数为2.2、损耗正切角为0.0009的RT5880双面覆铜板。

7.根据权利要求1-3任一所述的宽带开槽贴片天线，其特征在于，所述宽带开槽贴片天线的工作带宽在驻波比小于2时达41％、工作频带内增益波动为1.9dB，并且所述宽带开槽贴片天线的尺寸为0.34λg×0.34λg×0.07λg，λg表示导波波长。

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