一种共面波导馈电宽带圆极化微带天线的制作方法

文档序号:9107390阅读:626来源:国知局
一种共面波导馈电宽带圆极化微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种微带天线,尤其是一种宽带圆极化微带天线。
【背景技术】
[0002] 电小天线在无线通信系统和手持通信设备中应用广泛。已有不少学者作了相关研 究,如Hilbert、Koch、Peno、EBG等分形结构,但天线分形使其结构变得复杂,同时参数敏感 性增强,加工精度要求提高。现有技术中,R.H.Chen采用C型环缝加载实现微带天线小型 化,然而天线地板较大(2. 45GHz,60X60mm2),H.Liu采用人工磁导体(AMC)结构实现小型 化,然而阻抗带宽较窄(相对带宽〇. 8%,A/12. 5XA/15. 6XA/47),并且均为线极化天 线。

【发明内容】

[0003] 本实用新型的目的在于提供一种电小宽带圆极化微带天线。
[0004] 为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种共面波导馈电宽带圆极化微带天 线,包括矩形的介质基板、设置于介质基板上表面左下角处的L型地板、设置于介质基板上 表面左上角和右下角的L型接地微带条以及设置于介质基板上表面中心处的Y型微带馈 线;Y型微带馈线的下端延伸至介质基板上表面的下边缘处形成馈电端;在Y型微带馈线的 下端右侧一体化设置有矩形调谐微带条;在Y型微带馈线的下端右侧设有与右下角的L型 接地微带条一体化设置的矩形地板;馈电端介于L型地板和矩形地板之间,且在馈电端左 右两侧存在等宽的条形缝隙;在L型地板与矩形地板之间沿介质基板上表面的左侧边缘、 上侧边缘、右侧边缘以及下侧边缘连接有接地连接线,且接地连接线在介质基板的左侧边 缘、上侧边缘和右侧边缘处均设有折叠段;L型接地微带条的两端分别垂直于所在顶角处 的两侧边缘,且介质基板左侧边缘的折叠段位于左上角的L型接地微带条与左上角构成的 环形回路内,介质基板右侧边缘处的折叠段位于右下角的L型接地微带条与右下角构成的 环形回路内。
[0005] 采用在介质基板的左侧边缘、上侧边缘和右侧边缘处设置折叠段,使电流沿曲折 路径流过,从而减小天线电尺寸并保证足够长的传输路径,降低了天线轴比中心频率,减小 了天线体积并优化圆极化条件;采用在介质基板上表面左上角和右下角加载L型接地微带 条,改变地板缝隙的电流分布以实现圆极化辐射,保证天线的宽带特性;采用矩形调谐微带 条能够增加微带馈线和右侧L型接地微带条之间的耦合,通过调节矩形调谐微带条的宽度 展宽输入阻抗带宽;采用介质基板上表面中心处设置Y型微带馈线,降低了天线阻抗中心 频率,进而实现了小型化。
[0006] 作为本实用新型的进一步限定方案,Y型微带馈线的右侧分支长度为14_,左侧 分支长度为6~9mm,左侧分支和右侧分支的宽度均为3. 1mm。随着Y型微带馈线的左侧 分支长度1的增加,天线阻抗中心频率向低频移动,轴比在1. 65-2. 1GHz的频带范围内小 于3dB,然而轴比特性在高频部分变差,天线轴比带宽小于阻抗带宽,尤其是在低频部分,因 此,尽管天线的阻抗中心频率还可通过增加Y型微带馈线的左侧分支长度1来继续降低,但 轴比带宽会进一步变窄,所以将左侧分支长度1设置为9_为最优选择。
[0007] 作为本实用新型的进一步限定方案,矩形调谐微带条的宽度为1. 5~2. 5mm,长度 为13_。由于矩形调谐微带条和右侧L型接地微带条之间存在较强的耦合,矩形调谐微带 条在调节天线阻抗的同时对轴比也有一定的影响,当矩形调谐微带条的宽度w大于2. 5_ 时,阻抗和轴比特性都变差,所以将矩形调谐微带条的宽度设置为2. 5mm为最优选择。
[0008] 作为本实用新型的进一步限定方案,折叠段呈U形凹陷折叠,且左侧边缘和右侧 边缘处的折叠段的凹陷深度m为9~10mm,上侧边缘的折叠段的凹陷深度n为8~9mm,折 叠段使得轴比中心频率逐渐向低频偏移,阻抗中心频率几乎保持不变。然而,轴比特性对折 叠段的凹陷深度参数较为敏感:当m大于10mm时,轴比在高频部分(2. 15GHz)恶化剧烈;当 n大于9mm时,轴比在1. 9GHz附近恶化剧烈,所以m和n的最优尺寸分别为10mm和9mm〇
[0009] 本实用新型的有益效果在于:(1)采用在介质基板的左侧边缘、上侧边缘和右侧 边缘处设置折叠段,使电流沿曲折路径流过,从而减小天线电尺寸并保证足够长的传输路 径,降低了天线轴比中心频率,减小了天线体积并优化圆极化条件;(2)采用在介质基板上 表面左上角和右下角加载L型接地微带条,改变地板缝隙的电流分布以实现圆极化辐射, 保证天线的宽带特性;(3)采用矩形调谐微带条能够增加微带馈线和右侧L型接地微带条 之间的耦合,通过调节矩形调谐微带条的宽度展宽输入阻抗带宽;(4)采用介质基板上表 面中心处设置Y型微带馈线,降低了天线阻抗中心频率,进而实现了小型化。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的天线上表面结构不意图;
[0011] 图2为本实用新型的侧视结构示意图;
[0012] 图3为本实用新型的天线在《t= 0°时的表面电流归一化分布示意图;
[0013] 图4为本实用新型的天线在《t= 90°时的表面电流归一化分布示意图;
[0014] 图5为本实用新型的天线在《t= 180°时的表面电流归一化分布示意图;
[0015] 图6为本实用新型的天线在cot= 270°时的表面电流归一化分布示意图;
[0016] 图7为本实用新型的天线测试方向图(1. 7GHz);
[0017] 图8为本实用新型的天线测试方向图(1.9GHz);
[0018] 图9为本实用新型的天线测试方向图(2. 1GHz);
[0019] 图10为本实用新型的天线阻抗仿真测试图;
[0020] 图11为本实用新型的天线轴比仿真测试图。
[0021] 图中:1、折叠段,2、L型接地微带条,3、Y型微带馈线,4、矩形调谐微带条,5、L型地 板,6、馈电端,7、介质基板,8、矩形地板。
【具体实施方式】
[0022] 如图1和2所示,本实用新型提供的一种共面波导馈电宽带圆极化微带天线,包括 矩形的介质基板7、设置于介质基板7上表面左下角处的L型地板5、设置于介质基板7上 表面左上角和右下角的L型接地微带条2以及设置于介质基板7上表面中心处的Y型微带 馈线3 ;Y型微带馈线3的下端延伸至介质基板7上表面的下边缘处形成馈电端6;在Y型 微带馈线3的下端右侧一体化设置有矩形调谐微带条4 ;在Y型微带馈线3的下端右侧设 有与右下角的L型接地微带条2 -体化设置的矩形地板8 ;馈电端6介于L型地板5和矩 形地板8之间,且在馈电端6左右两侧存在等宽的条形缝隙;在L型地板5与矩形地板8之 间沿介质基板7上表面的左侧边缘、上侧边缘、右侧边缘以及下侧边缘连接有接地连接线, 且接地连接线在介质基板7的左侧边缘、上侧边缘和右侧边缘处均设有折叠段1 ;L型接地 微带条2的两端分别垂直于所在顶角处的两侧边缘,且介质基板7左侧边缘的折叠段1位 于左上角的L型接地微带条2与左上角构成的环形回路内,介质基板7右侧边缘处的折叠 段1位于右下角的L型接地微带条2与右下角构成的环形回路内。
[0023]其中,Y型微带馈线3的右侧分支长度为14mm,左侧分支长度1为6~9mm,左侧 分支和右侧分支的宽度均为3. 1mm。矩形调谐微带条4的宽度w为1. 5~2. 5mm,长度为 13mm。折叠段1呈U形凹陷折叠,且左侧边缘和右侧边缘处的折叠段1的凹陷深度m为9~ 10mm,上侧边缘的折叠段1的凹陷深度n为8~9mm。
[0024]介质基板7的尺寸为60X60X 1. 6mm3,介电常数e 4. 4,损耗角正切tan5 = 0. 02 ;L型接地微带条2、Y型微带馈线3、矩形调谐微带条4、L型地板5、馈
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