一种全向犄角型微带缝隙宽带天线的制作方法

本发明属于宽带天线领域，特别是涉及一种全向犄角型微带缝隙宽带天线的设计，其具有全向化，带宽大的特点。

背景技术：

现代通信系统正向大容量、高速化、多任务快速发展。宽带天线在移动卫星通信系统，雷达跟踪，无线射频识别(radiofrequencyidentification，rfid)和无线局域网(wirelesslocalareanetworking，wlan)等方面的应用越来越广泛，其具有传输速率高、低功耗、系统容量大、穿透能力强、定位能力强等优点，宽带天线的研究日益得到重视。

一般来说提高天线的带宽有以下三种方法：1)降低品质因素q(通过提高介质基板的厚度或者降低介电常数)；2)设计天线阵；3)改进馈电方法。后两种方法一般改变天线结构，制作比较复杂，第一种降低品质因数往往通过增加介质基板的厚度，但是会增加天线的尺寸，不易集成。针对以上的问题，微带缝隙天线被设计出来，微带缝隙天线对加工精度要求低，可以采用标准的光刻技术制作在敷铜电路板上，并且工作频带较宽，普遍应用于现代雷达、电子对抗和无线通信等领域宽带天线的设计。它可以通过微带线或共面波导(coplanarwaveguide，cpw)进行馈电，具有比微带天线相对更宽的带宽。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对普通的宽带天线制作复杂、尺寸较大等缺点，提供一种制作简单、尺寸较小、性能优良的全向犄角型宽带缝隙天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种全向犄角型微带缝隙宽带天线，包括介质基板和金属接地板，所述介质基板由介电常数为4.4的fr4基板构成，所述介质基板的背面设置有金属接地板，介质基板的正面右下方设置有输入馈线，所述金属接地板开设有犄角型缝隙，所述犄角型缝隙由1/4的半径为r的圆减去1/2的半径为r/2的圆制作而成，r＝40mm。

进一步的，介质基板的损耗为10^-5。介质基板的长、宽、高分别为50～60mm、50～60mm和1.25～1.75mm。

进一步的，所述输入馈线由特征阻抗为50欧姆的微带线构成，为微带线馈电结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明在接地板上开出犄角型宽缝隙，利用宽缝隙天线的多谐振特性，来拓宽天线的带宽，天线的带宽达到157％(频率范围1.64ghz-5.74ghz)。

2.本发明利用简单的微带线馈电，克服了普通宽带天线复杂馈电网络的缺点。

3.本发明利用对称性的缝隙结构，改变了电流路径，实现了天线的全向化辐射，覆盖范围大。

4.本发明的微带宽带天线，利用普通的光刻技术制作，结构简单，易于加工。

附图说明

图1为本发明天线的正面结构示意图。

图2为本发明天线的背面结构示意图。

图3为本发明实施例中天线仿真的频率响应曲线。

图4为本发明实施例中天线仿真的辐射方向图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的宽带缝隙天线的平面结构如图1、图2所示，采用常规制备方法及常规原材料进行制备。

介质基板是fr4介质基板1，介质基板1的背面设置有金属接地板2；

介质基板1的正面右下方设置有输入馈线3；金属接地板2开设有犄角型缝隙6，由1/4的半径为r的圆4和1/2的半径为r/2的圆5相减得到；

本实施例中介质基板1的长×宽×高＝56×56×1.5mm，采用的材料为fr4，其介电常数为4.4，损耗为10^-5。

上述输入馈线3是特征阻抗为50欧姆的微带线，为微带线馈电结构，馈线距离介质基板左侧距离为32mm。

具体的，上述犄角型缝隙6的半径长为40mm，由1/4的半径为40mm的圆4上减去1/2半径为20mm的圆5制作完成，圆4的圆心距离基板左侧47.6mm，距离基板下侧5.3mm，圆5的圆心距离基板左侧47.6mm，距离基板下侧为25.3mm。

输入馈线3与平行耦合线也称金属线，采用金、银、铜等常用金属材料，其厚度为0.01mm。

图3是本实施例中天线仿真的频率响应曲线。图中包含一条曲线s11，曲线s11是反射特性曲线。由图可知，通带的中心频率是2.61ghz，回波损耗为-29.84db。

图4是本实施例中天线仿真的辐射方向图。图中包含两幅方向图，方向图1为电场辐射方向图，方向图2为磁场辐射方向图。由图可知，天线辐射方式为全向辐射。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种全向犄角型微带缝隙宽带天线，包括介质基板和金属接地板，所述介质基板由介电常数为4.4的FR4基板构成，所述介质基板的背面设置有金属接地板，介质基板的正面右下方设置有输入馈线，所述金属接地板开设有犄角型缝隙，所述犄角型缝隙由1/4的半径为R的圆减去1/2的半径为R/2的圆制作而成，R＝40mm。

技术研发人员：于仕辉;娄文涛
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.05.26
技术公布日：2019.08.30