一种正弦蝶形微带天线的制作方法

本发明属于微带天线技术领域，涉及一种正弦蝶形微带天线。

背景技术：

在一个薄介质基片上的一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片进行馈电，这样构成的天线称为微带天线。微带天线的特点在于体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形；电性能多样化；易于得到各种极化，容易集成，因此它主要应用在对体积要求比较严格的嵌入式无线通信系统中，具体作用，实现无线通信终端的波电转换。

现有技术中，大多数微带天线的带宽比较窄，有的微带天线能谐振于多个(一般不超过3个)谐振点，但在每个谐振点的带宽较窄，虽然一些特殊结构的微带天线(如Vivaldi天线)覆盖的带宽较大，但是只能工作在某一个频点。

目前的大多数蝶形微带天线明显的不足之处在于：覆盖频段范围较窄。

电波科学学报提出的一种不对称馈电形式的蝶形微带天线，只覆盖1个频段(约1.85GHz～1.93GHz)；

微波学报提出一种双频蝶形微带天线，只覆盖2个频段(954MHz和1837MHz)；

上海大学学报提出的一种接地板开槽的蝶形微带天线，只覆盖1个频段(2.49～2.61GHz)，而且它们的频率选择性较差。

但是在雷达通信、制导等方面有时需要天线具有较强的频率选择性，也就是在满足一定的带宽基础上，需要天线谐振于各个独立的离散频点，并在每个独立频点具有尖锐的选择性。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种正弦蝶形微带天线，同时工作于S、C、X、Ku、K5个雷达波段，天线谐振点分别独立分布在这5个波段，既满足一定的带宽，又具有较强的频率选择性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明的目的在于提供一种正弦蝶形微带天线，该天线包括基板；基板中心开有通孔，通孔内设置同轴馈电内芯；基板底面覆铜；

基板上表面覆铜，覆铜的轮廓为正弦曲线轮廓，正弦曲线的坐标原点为基板中心，正弦曲线轮廓以基板中心为对称点，呈中心对称，形成以基板中心为辐射点的左右对称的两个辐射结构天线，基板中心处设置矩形轮廓覆铜枝节结构，基板中心通孔直径小于矩形轮廓覆铜枝节结构的最小边长；

每个辐射结构天线上开有3对尺寸渐增的竖向“工”字型缝隙，“工”字型缝隙中去除基板表面的覆铜，两个辐射结构天线上设置的3对尺寸渐增的“工”字型缝隙以基板中心为对称点对称分布。

进一步，基板左右两侧设有凸起，使得基板呈U字型。

进一步，所述基板包括底板和2块侧板，2块侧板设置在底板左右两侧，形成U字型结构，底板中心开有通孔，通孔内设置同轴馈电内芯；

底板下表面和侧板外表面均覆铜，底板上表面覆铜，覆铜的轮廓为正弦曲线轮廓，正弦曲线的坐标原点为底板中心，正弦曲线轮廓以底板中心为对称点，呈中心对称，形成以底板中心为辐射点的左右对称的两个辐射结构天线，底板中心处设置矩形轮廓覆铜的枝节结构，底板中心通孔直径小于矩形轮廓覆铜的枝节结构的最小边长；

每个辐射结构天线上开有3对尺寸渐增的“工”字型缝隙，“工”字型缝隙中去除底板表面的覆铜，个辐射结构天线上设置的3对尺寸渐增的“工”字型缝隙以底板中心为对称点对称分布。

进一步，所述基板材料为介电常数为4.4的FR4板状材料。

进一步，所述底板和侧板均为矩形结构，厚度均为3mm；底板的长度为106.8mm，宽度为62.8mm，底板中心枝节结构的尺寸为，于底板长度方向平行的边长为8mm，与底板宽度方向平行的边长为15mm，底板中心通孔的半径为0.6mm。

进一步，左侧辐射天线结构包括曲线边ad和bc，以及直线边ab和cd；直线边ab和cd长度分别为6mm和62.8mm，曲线边ad为正弦曲线，正弦函数为y＝53.4·sin(x/20)，x的取值范围为-3至-31.4；曲线边bc与曲线边ab以Y轴呈轴对称分布；左侧辐射天线结构中“工”字型结构的缝隙宽度为2mm，“工”字型结构中最短边的长度11.28mm，最短边距ab边的距离为19.3mm，“工”字型结构中其他边的长度并沿Y轴负方向逐级递增2.5mm，每条边之间的距离均为6mm。

进一步，所述侧板的高度为10mm。

进一步，所述底板的下表面全部覆铜，作为天线的接地板，中心为半径0.6mm的通孔，通孔内设置同轴馈电的内芯，侧板的底面不覆铜。

进一步，5个独立波段为：3.1GHz的(S波段)和、6.8GHz的C波段、11.7GHz(的X波段、16.5GHz(的Ku波段和18.4GHz的K波段。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明一种正弦蝶形微带天线改进的正弦轮廓结构，以及中心处延伸的1个矩形枝节，有利于改善天线的阻抗匹配，降低回波损耗。

本发明一种正弦蝶形微带天线，“U”型地板结构和开取的“工”字型缝隙能激励起(5个)谐振点，并拓展带宽(数值)覆盖5个独立波段：3.1GHz(S波段)和6.8GHz(C波段)，11.7GHz(X波段)、16.5GHz(Ku波段)和18.4GHz(K波段)。

附图说明

图1是本发明一种正弦蝶形微带天线示意图；

图2是本发明一种正弦蝶形微带天线俯视图；

图3是本发明一种正弦蝶形微带天线半边蝶形天线局部放大图；

图4是本发明一种正弦蝶形微带天线侧视图；

图5是本发明一种正弦蝶形微带天线仰视图；

图6是本发明一种正弦蝶形微带天线在1.49GHz到10GHz频段范围内的回波损耗曲线；

图7是本发明一种正弦蝶形微带天线在10GHz到20GHz频段范围内的回波损耗曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明一种正弦蝶形微带天线作详细说明。

如图1所示，本发明一种正弦蝶形微带天线，包括基板，基板左右两侧设有凸起，使得基板呈U字型；基板中心开有通孔，通孔内设置同轴馈电内芯；

基板底面和设置在基板左右两侧凸起的外表面覆铜，基板上表面覆铜，覆铜的轮廓为正弦曲线轮廓，正弦曲线的坐标原点为基板中心，正弦曲线轮廓以基板中心为对称点，呈中心对称，形成以基板中心为辐射点的左右对称的两个辐射结构天线，基板中心处设置矩形轮廓覆铜枝节结构，基板中心通孔直径小于矩形轮廓覆铜枝节结构的最小边长；

每个辐射结构天线上开有3对尺寸渐增的竖向“工”字型缝隙，“工”字型缝隙中去除基板表面的覆铜，两个辐射结构天线上设置的3对尺寸渐增的“工”字型缝隙以基板中心为对称点对称分布。

所述基板材料为介电常数为4.4的FR4板状材料。

进一步，本发明所述基板包括底板和2块侧板，2块侧板设置在底板左右两侧，形成U字型结构，底板中心开有通孔，通孔内设置同轴馈电内芯；

底板下表面和侧板外表面均覆铜，底板上表面覆铜，覆铜的轮廓为正弦曲线轮廓，正弦曲线的坐标原点为底板中心，正弦曲线轮廓以底板中心为对称点，呈中心对称，形成以底板中心为辐射点的左右对称的两个辐射结构天线，底板中心处设置矩形轮廓覆铜的枝节结构，底板中心通孔直径小于矩形轮廓覆铜的枝节结构的最小边长；

每个辐射结构天线上开有3对尺寸渐增的竖向“工”字型缝隙，“工”字型缝隙中去除底板表面的覆铜，个辐射结构天线上设置的3对尺寸渐增的“工”字型缝隙以底板中心为对称点对称分布。

所述底板和侧板材料为介电常数为4.4的FR4板状材料。

如图2所示，本发明一种实施例，所述底板和侧板均为矩形结构，厚度均为3mm；底板的长度为106.8mm，宽度为62.8mm，底板中心枝节结构的尺寸为，于底板长度方向平行的边长为8mm，与底板宽度方向平行的边长为15mm，底板中心通孔的半径为0.6mm；

如图3所示，左侧辐射天线结构包括曲线边ad和bc，以及直线边ab和cd；直线边ab和cd长度分别为6mm和62.8mm，曲线边ad为正弦曲线，正弦函数为y＝53.4·sin(x/20)，x的取值范围为-3至-31.4；曲线边bc与曲线边ab以Y轴呈轴对称分布；左侧辐射天线结构中“工”字型结构的缝隙宽度为2mm，“工”字型结构中最短边的长度11.28mm，最短边距ab边的距离为19.3mm，“工”字型结构中其他边的长度并沿Y轴负方向逐级递增2.5mm，每条边之间的距离均为6mm。如图4所示，所述侧板的高度为10mm。

如图5所示，底板的下表面全部覆铜，作为天线的接地板，中心为半径0.6mm的通孔，通孔内设置同轴馈电的内芯，侧板的底面不覆铜。

图6给出了本发明上述实施例在在1.49GHz到10GHz频段范围内的回波损耗曲线，图中的点m1、m2是该频段内的谐振点，分别是3.1GHz(S波段)和6.8GHz(C波段)。

图7给出了本发明上述实施例在10GHz到20GHz频段范围内的回波损耗曲线，图中的点m1、m2、m3是该频段内的谐振点，分别是11.7GHz(X波段)、16.5GHz(Ku波段)和18.4GHz(K波段)。