一种紧凑型宽带八角形槽天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种紧凑型宽带八角形槽天线，属于天线【技术领域】。该天线包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和同轴线缆，所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述介质基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属贴片连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；在接地板上紧贴介质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体。本实用新型可降低天线的最低谐振频率，有效扩展天线的工作带宽；本实用新型还具有设计简单，结构紧凑，易于制造及推广的优势。
【专利说明】一种紧凑型宽带八角形槽天线
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及到天线【技术领域】，尤其涉及一种紧凑型宽带八角形槽天线。
【背景技术】
[0002] 无线通信的发展对频率带宽资源的需求越来越高，平面型槽天线应用于无线通信 系统中，有助于展宽通信频带，实现高速率通信。同时，该类天线还具有成本低、体积小、重 量轻、易于集成等方面的显著特点。近年来，槽天线的研究主要集中于扩展工作频段的宽度 和减小制造复杂度方面。迄今为止，所采用的增加带宽方法主要包括：通过增加槽的周长来 增加工作阻抗带宽，如在接地板上凿刻花形槽、多边形槽等，在宽槽边上凿刻小槽，合并不 同形状的槽；在馈线终端设计连接不同形状的调谐枝节，如渐变梯形枝节；使用共面波导 馈电不同形式的槽；设计不同结构的渐变槽天线。然而在这些方法中，若频带宽度得到大幅 度增加，则所设计的槽和调谐枝节形状较为复杂，增加了加工制造的难度，并且天线结构不 够紧凑，造成有限空间资源的极大浪费。
[0003] 因此，现在急需设计一种结构紧凑、成本低廉、易于集成且具有宽频带的天线。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种紧凑型宽带八角形槽 天线。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的：
[0006] 一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和 同轴线缆，
[0007] 所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述 介质基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得 到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属 贴片连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；所述同轴线缆还包括介 质层和外导体；所述介质层和外导体的横截面与接地板的侧面均有接触，且在接地板上紧 贴介质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体。
[0008] 进一步的，所述八角形槽有两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平 行于矩形介质基板，且位于矩形介质基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基 础上绕第一正方形槽的中心旋转45度而成。
[0009] 进一步的，所述馈线呈半圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合， 其曲面部分朝向介质基板外侧。
[0010] 进一步的，所述四个圆盘的半径相同，且四个圆盘的圆心分别与矩形金属贴片的 四个角重合。
[0011] 进一步的，所述介质基板的长L1为37?39mm，宽W1为34?36咖，厚H1为1. 51? 1. 69mm，且所述正方形槽的边长L2为23. 25?25. 75ram。
[0012] 进一步的，所述矩形金属贴片的长L3为13. 30?14· 70mm,宽W2为10. 45? 11. 55圓，厚 H2 为 0· 016 ?0· 018咖。
[0013] 进一步的，所述微带线的长L4为11?13rara，W3为3?4臟。
[0014] 进一步的，所述圆盘的半径R1为1. 90?2. 10mm。
[0015] 进一步的，所述同轴线缆的内导体与馈线的半径R2均为〇· 5了?0· 63mm,且馈线的 长度L6为1· 9?2. lmm ;所述同轴线缆的长度L5为9_ 5〇?10. 50_。
[0016] 进一步的，所述同轴线缆的介质层外半径R3为2. 85?3. 15mm ;外导体的外半径 R4 为 2. 5 ?3. 5mm。
[0017]相较于现有技术，本实用新型具有的优势是：本实用新型通过在接地板上设计八 角形槽降低天线的最低谐振频率，并在金属贴片四角设计合并圆盘，可以调节馈线与八角 形槽间的容性耦合度，产生更多的谐振工作模式，从而有效扩展天线的工作带宽；本实用新 型还具有设计简单，结构紧凑，易于制造及推广的优势，可应用于UMTS、WLAN、WiMAX无线通 信系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述，其中：
[0019] 图1为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的整体结构图；
[0020] 图2为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的俯视图；
[0021] 图3为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的主视图；
[0022] 图4为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的侧视图；
[0023]图5为仿真得到的本实用新型S参数随频率变化曲线图；
[0024] 图6为仿真得到的本实用新型VSWR参数随频率变化曲线图；
[0025]图7为仿真得到的本实用新型辐射方向图，虚线表示E平面的辐射方向图，实线表 示Η平面的辐射方向图，子图（a)、(b)、（c)、（d)、（e)、（f)分别代表频率点2. 0GHz、2. 8GHz、 4. 5GHz、5. 4GHz、6. 0GHz、6. 4GHz 处的辐射方向图；
[0026] 其中：1-介质基板、2-接地板、3-八角形槽、4-金属贴片、5-圆盘、6-微带线、7-馈 线、8_内导体、9-介质层、10-外导体、11-圆弧形导体。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
[0028]图1为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的整体结构图；图2为本实用新 型一种紧凑型宽带八角形槽天线的俯视图；图3为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天 线的主视图；图4为本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线的侧视图。参照图1、2、3和 4,本实用新型一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板1、接地板2、金属贴片4、微带 线 6、馈线7和同轴线缆，所述介质基板1的上表面紧贴设置有接地板2,所述接地板2上设 置有八角形槽3,所述介质基板1的下表面紧贴设置有矩形金属贴片4,且金属贴片4的四 角分别与四个圆盘5合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线6紧贴介质基 板1下表面，且微带线6 -端与金属贴片4连接，另一端连接馈线7,所述馈线7再与同轴线 缆的内导体8连接；所述同轴线缆还包括介质层9和外导体10 ;所述介质层9和外t体10 的横截面与接地板2的侧面均有接触，且在接地板2上紧贴介质层9和外导体10设置有由 矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体11。 _
[0029] 介质基板1成薄长方体形，其长表示为L1，宽表示为W1，厚度表示为H1，材料为 FR4环氧树脂板，相对介电常数为4. 4,相对磁导率1. 〇,损耗角正切为〇· 〇2。介质基板上下 两表面设置的铜的接地板、金属辐射贴片、金属馈线的厚度相同。
[0030] 上述具有四个圆盘的金属贴片的设计能够明显增加辐射贴片的尺寸变化自由度， 从而有效调节辐射贴片和接地板间的宽带耦合度，以达到展宽工作频带的目的。
[0031] 所述八角形槽3由两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平行于矩形 介质基板1，且位于矩形介质基板1的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基础上绕 第一正方形槽的中心旋转45度而成。这种八角形槽与普通的矩形槽或正方形槽相比，八角 形槽的八个角明显增加了天线槽的边缘有效电尺寸，进一步降低了天线的最小谐振工作频 率D
[0032] 所述馈线7呈半圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合，其曲面 部分朝向介质基板1外侧。
[0033] 所述四个圆盘5的半径相同，且四个圆盘5的圆心分别与矩形金属贴片4的四个 角重合。
[0034] 完成上述的初始设计之后，使用高频电磁仿真软件HFSS13. 0进行仿真实验，仿真 研究表明贴片的位置和尺寸及槽的大小对天线的有效工作频带有很大的影响，通过HFSS 优化功能得到的各项参数最佳尺寸如表1所示。
[0035] 表1本实用新型各参数最佳尺寸表
[0036]
[0037]
【权利要求】
1. 一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和同 轴线缆，其特征在于： 所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述介质 基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得到四 角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属贴片 连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；所述同轴线缆还包括介质层 和外导体；所述介质层和外导体的横截面与接地板的侧面均有接触，且在接地板上紧贴介 质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体。
2. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述八角形槽 有两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平行于矩形介质基板，且位于矩形介 质基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基础上绕第一正方形槽的中心旋转 45度而成。
3. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述馈线呈半 圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合，其曲面部分朝向介质基板外侧。
4. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述四个圆盘 的半径相同，且四个圆盘的圆心分别与矩形金属贴片的四个角重合。
5. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述介质基板 的长L1为37?39謹，宽W1为34?36謹，厚H1为1. 51?1. 69謹，八角形槽中的正方形槽 的边长L2为23. 25?25. 75mm。
6. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述矩形金属 贴片的长 L3 为 13. 30 ?14. 70mm，宽 W2 为 10. 45 ?11. 55mm，厚 H2 为 0.016 ?0.018mm。
7. 根据权利要求2所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述微带线的 长 L4 为 11 ?13mm, W3 为 3 ?4mm。
8. 根据权利要求3所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述圆盘的半 径 R1 为 1. 90 ?2. 10mm。
9. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述同轴线缆 的内导体与馈线的半径R2均为〇· 57?0· 63mm，且馈线的长度L6为1. 9?2. 1mm ;所述同 轴线缆的长度L5为9. 50?10. 50mm。
10. 根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述同轴线缆 的介质层外半径R3为2. 85?3. 15mm ;外导体的外半径R4为2. 5?3. 5mm。
【文档编号】H01Q1/38GK204067574SQ201420380475
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】唐明春, 郭李, 胡栋, 熊汉, 陈世勇, 于彦涛 申请人:重庆大学