基于SSPPs结构的高效率端射天线的制作方法

文档序号:17918036发布日期:2019-06-14 23:54
基于SSPPs结构的高效率端射天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域,具体地,涉及基于SSPPs结构的高效率端射天线。



背景技术:

天线在社会生活中的重要性日益增长。一方面,提高天线的增益和效率,可以提高通信的质量、节约能源。另一方面,拥有高定向性的宽带便携式天线,在探测和无线通信领域都有广泛的需求。此外,随着科技的发展,很多场景需要在狭小的空间内布置多副天线,而天线之间的耦合也成为了研究人员亟待解决的问题。

近年来,已有现有技术利用SSPPs结构作为辐射结构时高效率、低剖面、高增益、邻间耦合小的优势,设计了几款端射天线。Y.Yin等人2017年在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters上发表的文章“Endfire radiations of spoof surface plasmon polaritons”,提出了一种基于SSPPs的端射天线,该天线虽然拥有很好的定向性和增益,但是这款天线工作在单一的频点。A.Kandwal等人2018年发表的文章“Low-profile spoof surface plasmon polaritons traveling-wave antenna for endfire radiation”,提出了一种新型的基于SSPPs的端射天线,该天线实现了7.5-8.5GHz的端射带宽,但是旁瓣比较高,带宽也仅仅达到12.5%。所以总的来说,目前还没有能同时实现宽带、高效率、低剖面、高增益、邻间耦合小的端射天线。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种基于SSPPs结构的高效率端射天线。

根据本发明提供的一种基于SSPPs结构的高效率端射天线,包括:介质板、微带传输线、SSPPs结构、SMA接头;

所述SSPPs结构设置于介质板的顶面;

微带传输线设置于介质板的底面;

SMA接头设置于介质板的短边一侧的中心。

优选地,还包括:非蚀刻区域;

所述SMA接头、非蚀刻区域、SSPPs结构依次相连。

优选地,所述SSPPs结构关于缝隙对称,缝隙的一端穿过非蚀刻区域与圆形空腔相连,缝隙的另一端与一个三角形的张口相连。

优选地,所述SSPPs结构为对称锯齿状结构;

SSPPs结构的锯齿的长度沿远离SMA接头的长度方向上递减。

优选地,所述微带传输线为圆弧形,微带传输线的一端与SMA接头相连,微带传输线的宽度沿远离SMA接头的方向逐渐变窄。

优选地,所述微带传输线的另一端与扇形贴片的顶点相连。

优选地,所述SSPPs结构的锯齿的长度沿远离SMA接头的方向逐渐变短。

优选地,所述SSPPs结构及微带传输线通过蚀刻法蚀刻在介质板上。

优选地,所述介质板采用单层板结构,介质板采用介电常数为2.5的ARLONG AD250介质板。

优选地,所述微带传输线对缝隙进行馈电;

所述SMA接头实现馈电。

与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

1、本发明的主体为低剖面贴片天线,结构简单容易加工;本发明频带宽,效率高,天线定向性好。

2、本发明的天线采用了SSPPs结构,可以降低天线之间的耦合,减小了整个系统的体积。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1为本发明提供的基于SSPP结构的高效率端射天线的俯视示意图;

图2为本发明提供的基于SSPP结构的高效率端射天线的背面结构示意图;

图3为本发明提供的基于SSPP结构的高效率端射天线的回波损耗示意图;

图4为本发明提供的实施例在频率为2GHz处对应的辐射方向示意图;

图5为本发明提供的实施例在频率为2.7GHz处对应的辐射方向示意图;

图6为本发明提供的实施例在频率为3.4GHz处对应的辐射方向示意图;

图7为本发明提供的实施例的辐射效率曲线示意图。

图中示出:

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种基于SSPPs结构的高效率端射天线,包括:介质板8、微带传输线5、SSPPs结构2、SMA接头1;

所述SSPPs结构2设置于介质板8的顶面;

微带传输线5设置于介质板8的底面;

SMA接头1设置于介质板8的短边一侧的中心。

具体地,还包括:非蚀刻区域6;

所述SMA接头1、非蚀刻区域6、SSPPs结构2依次相连。

具体地,所述SSPPs结构2关于缝隙3对称,缝隙3的一端穿过非蚀刻区域6与圆形空腔4相连,缝隙3的另一端与一个三角形的张口相连。

具体地,所述SSPPs结构2为对称锯齿状结构;

SSPPs结构2的锯齿的长度沿远离SMA接头1的长度方向上递减。

具体地,所述微带传输线5为圆弧形,微带传输线5的一端与SMA接头1相连,微带传输线5的宽度沿远离SMA接头1的方向逐渐变窄。

具体地,所述微带传输线5的另一端与扇形贴片7的顶点相连。

具体地,所述PPs结构2的锯齿的长度沿远离SMA接头1的方向逐渐变短。

具体地,所述SSPPs结构2及微带传输线5通过蚀刻法蚀刻在介质板上。

具体地,所述介质板8采用单层板结构,介质板8采用介电常数为2.5的ARLONG AD250介质板。

具体地,所述微带传输线5对缝隙3进行馈电;

所述SMA接头1实现馈电。

下面通过优选例,对本发明进行更为具体的说明。

请同时参阅图1、图2,本发明所提供的一种基于SSPPs结构的高效率端射天线,包括:圆弧形的微带传输线、一道细长的缝隙、对称锯齿状的SSPPs结构、SMA接头;所述缝隙结构、所述圆弧形的微带传输线、所述对称锯齿状的SSPPs结构均设置在介质板上;所述SMA接头位于天线介质板短边一侧的中心,用于对天线进行射频激励;所述圆弧形的微带传输线和对称锯齿状的SSPPs结构分别印刷在介质板地面和顶面;所述圆弧形的微带传输线用来对细长的缝隙馈电;所述SSPPs结构的锯齿长度随指数渐变,用来提高辐射性能和阻抗匹配。

本发明宽带圆极化的工作原理如下:

天线的介质板的短边中心连接有SMA接头进行射频激励,SMA头的地连接图1中的金属结构,SMA头的正极连接图二中的圆弧形的微带传输线5。圆弧形的微带传输线对图1中的缝隙结构馈电,并在对称锯齿状的SSPPs结构中激励起奇模的表面波模式。细长的缝隙和对称锯齿状的SSPPs结构共同产生高定向性的端射波束。金属结构采用蚀刻法蚀刻在介电常数为2.5的ARLONG AD250介质板上,厚度为0.762mm,天线整体尺寸为216mm*70mm*0.762mm。

图3所示是本实施例的回波损耗图,可见侧射模式下1.8GHz-4.1GHz内回波损耗基本小于-10dB。

图4所示是本实施例的方向图(theta=90°),可以看到天线的平均增益大于7dB。

图5所示是本实施例的效率曲线图,可以看出天线的最高辐射效率达到99%。

优选例2:

一种基于SSPPs结构的高效率端射天线,包括:圆弧形的微带传输线、一道细长的缝隙、对称锯齿状的SSPPs结构、SMA接头;所述缝隙结构、所述圆弧形的微带传输线、所述对称锯齿状的SSPPs结构均设置在介质板上;所述SMA接头位于天线介质板短边一侧的中心,用于对天线进行射频激励;所述圆弧形的微带传输线和对称锯齿状的SSPPs结构分别印刷在介质板地面和顶面;所述圆弧形的微带传输线用来对细长的缝隙馈电;所述SSPPs结构的锯齿长度随指数渐变,用来提高辐射性能和阻抗匹配。

上述技术方案中,所述介质板采用单层板结构。

上述技术方案中,金属结构采用蚀刻法蚀刻在介质板上。

上述技术方案中,圆弧形的金属微带线的宽度渐变,用来提高天线的阻抗匹配性能。

上述技术方案中,天线馈电通过SMA接头接一段圆弧形的金属微带线对缝隙馈电。

上述技术方案中,圆弧形的金属微带线的末端加载了一个扇形的贴片,用来提高天线的辐射效率。

上述技术方案中,引入了锯齿长度随指数渐变的对称锯齿状的SSPPs结构,提高端射的增益和辐射效率。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

再多了解一些
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