一种小型化宽频带微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是无线通信领域的天线，尤其涉及一种小型化宽频带微带天线。
【背景技术】
[0002]随着无线电技术的发展，天线作为射频系统的前端，小型化和宽带工作是其发展的方向。目前的宽带天线的实现方式主要有频率无关天线(螺旋天线，对数周期天线)、双锥天线、V—锥天线、TEM喇叭天线、波纹喇叭天线、加载天线及其多种变形天线等，虽然这些天线在实际工程中广泛使用，由于他们自身结构的限制，通常存在尺寸过大、结构复杂、安装不便等问题。目前微带天线可以比较容易的实现结构小型化，但宽带工作一般需要附加相应的措施才能实现，如多层介质耦合贴片、缝隙馈电等。为了提高微带天线的带宽，研究人员研究出不少技术来解决这个问题。Sang-Hyuk Wi等人2007年在IEEE Transact1nson Antennas and Propagat1n上发表了一篇论文“Wide band microstrip patch antennawith U-shaped parasitic elements”，文中给出一种U型寄生贴片的微带天线，利用矩形贴片和U型寄生贴片之间的缝隙耦合，实现了 27.3% (中心频率:1.5GHz)的阻抗带宽。刘清春等人在现代电子技术期刊2012年第5期发表了论文“一种新型宽频带E型微带天线的设计”，该论文在U型微带天线中间加一段传输线构成新型E型微带天线，产生多点谐振，实现在4.25?5.366GHz频带内反射系数均小于_10dB，相对带宽为23.2%。但是这些天线结构带宽展宽有限，使其在实际应用中受到了一定的限制。综上所述，设计一种新型的尺寸更小、带宽更宽、加工和安装更方便的宽带微带天线是十分必要的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的小型化宽频带微带天线，为现有宽带天线存在的尺寸过大、结构复杂等问题提供有效的解决方案。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种小型化宽频带微带天线，包括:辐射贴片1，所述辐射贴片I在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽11，辐射贴片I的顶端与底端呈相同阶梯状的矩形渐变切角结构12。
[0006]优选地，所述矩形渐变切角结构12包括:第一级切角121、第二级切角122、第三级切角123和第四级切角124。
[0007]优选地，所述的小型化宽频带微带天线还包括:介质板2、金属地板3、探针4 ;
[0008]所述辐射贴片I位于介质板2的正面，所述金属地板3位于介质板2的背面，所述探针4从金属地板3 —侧打孔与辐射贴片I连接。
[0009]优选地，所述探针4连接在辐射贴片I的宽边中垂线上。
[0010]优选地，所述介质板2为低介电常数微波板。
[0011]与现有技术相比，本发明存在以下技术效果:
[0012]所述小型化宽频带微带天线，采用矩形渐变切角结构和E型开槽结构，改变宽带天线电流的流向，同时增加多个谐振频点，实现微带天线的宽带化和小型化。天线在实现宽频带的同时，也减小了天线尺寸，天线结构特别简单，剖面低，易于安装及集成，结构简单，易于加工。此外，本发明操作方便，结构简单，有着很好的应用价值。
【附图说明】
[0013]图1为本发明提供的小型化宽频带微带天线的三维结构示意图；
[0014]图2为本发明提供的小型化宽频带微带天线辐射贴片结构示意图；
[0015]图3为本发明提供的小型化宽频带微带天线的回波损耗曲线图；
[0016]图4为本发明提供的小型化宽频带微带天线的仿真增益图。
[0017]图中:1、辐射贴片，2、介质板，3、金属地板，4、探针，11、矩形槽，12、矩形渐变切角结构，121、第一级切角，122、第二级切角，123、第三级切角，124、第四级切角。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施实例。
[0019]图1示出了本发明提供的一种小型化宽频带微带天线结构。所述小型化宽频带微带天线包括辐射贴片1、介质板2、金属地板3、探针4，其中辐射贴片I位于介质板2的正面，所述金属地板3位于介质板2的背面，所述探针4从金属地板3 —侧打孔与辐射贴片I相连接。
[0020]参见图2，所述辐射贴片I在沿窄边方向轴对称开矩形槽11，形成E型贴片结构，添加对称矩形槽11以后，会引起电流绕流的缝隙耦合，在天线边缘部分产生一个低于原矩形贴片天线的谐振频率，设计优化矩形槽11的尺寸和相对距离，使两个谐振频率靠近，从而展宽带宽。同时，在E型贴片结构的基础上对称添加4个相同阶梯状的切角结构，形成矩形渐变切角结构12，包括第一级切角121、第二级切角122、第三级切角123和第四级切角124，切角结构破坏了矩形贴片的单谐振特性，增加了高于原矩形贴片天线的谐振频率，合理设计切角结构的尺寸，可实现天线宽频带特性，此外，切角结构改变了宽带电流的流向，进一步展宽带宽。
[0021]在本实施例中，矩形槽11的尺寸为4.6mmX 0.46mm,间距为3.36mm,第一级切角121的面积为0.57mmX0.4mm，第二级切角122的面积为0.3mmX0.4mm，第三级切角123的面积为0.3mmX0.4mm，第四级切角124的面积为0.3mmX0.4mm。
[0022]馈电结构是微带天线的重要组成部分，一个选择恰当的馈电对压缩天线的整体尺寸、提高辐射性能和工作带宽及日后扩展成阵列具有重要影响。对微带天线进行馈电的三种基本方式是:(I)用微带线馈电；(2)用同轴线馈电；(3)电磁耦合馈电。其中同轴线馈电操作简单，是微带天线单元常用的一种馈电方式。在本实施例中，在辐射贴片1、介质板2、金属地板3上钻孔，将探针4与辐射贴片I进行焊接，同时同轴插座安装在金属地板背面。在本实施例中，探针4馈电的位置在辐射贴片I宽边中垂线上，相对于辐射贴片I中心的距离为1.2mmο
[0023]本发明天线的介质板采用Rogers 4350板材，介电常数为3.48，介质板厚度为hl，在本实施例中，hi为1.55mm。
[0024]在本实施例中，本发明天线的整体尺寸为13mmX 13mmX 1.586mm。
[0025]参见图3为本发明一种小型化宽频带微带天线的仿真回波损耗曲线图。由图可以看出，回波损耗小于-1OdB所覆盖的频率范围为12GHz - 16.3GHz，相对阻抗带宽为30.4%。
[0026]参见图4为本发明一种小型化宽频带微带天线的仿真增益。在12GHz - 16.3GHz的频带内，其增益均大于5dBi。
[0027]以上所述仅为本发明的一个具体实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种小型化宽频带微带天线，包括:辐射贴片(I)，其特征在于:所述辐射贴片(I)在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽(11)，辐射贴片(I)的顶端与底端呈相同阶梯状的矩形渐变切角结构(12)。2.根据权利要求1所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于:所述矩形渐变切角结构(12)包括:第一级切角(121)、第二级切角(122)、第三级切角(123)和第四级切角(124)ο3.根据权利要求1所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于还包括:介质板(2)、金属地板⑶、探针(4); 所述辐射贴片(I)位于介质板(2)的正面，所述金属地板(3)位于介质板(2)的背面，所述探针(4)从金属地板(3) —侧打孔与辐射贴片(I)连接。4.根据权利要求3所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于:所述探针(4)连接在辐射贴片(I)的宽边中垂线上。5.根据权利要求3所述的小型化宽频带微带天线，其特征在于:所述介质板(2)为低介电常数微波板。
【专利摘要】本发明公开了一种小型化宽频带微带天线，包括：辐射贴片，所述辐射贴片在矩形贴片基础上沿窄边方向轴对称开矩形槽，辐射贴片的顶端与底端呈相同阶梯状的切角结构。通过采用矩形渐变切角结构和E型开槽结构的辐射贴片构建的天线可以只包含辐射贴片、介质板、金属地板和探针；所述辐射贴片位于介质板的正面，所述金属地板位于介质板的背面，所述探针从金属地板一侧打孔与辐射贴片连接。本发明不仅改变了微带天线电流的流向，同时增加多个谐振频点，实现微带天线的宽带化和小型化。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q13/08
【公开号】CN105071032
【申请号】CN201510526855
【发明人】徐飞, 张海辉, 丁勇飞, 叶俊, 杨俊鹏, 张雨农
【申请人】中国航空无线电电子研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月25日