基于基片集成波导的双频带天线及天线频率的调制方法与流程

本发明涉及通信设备
技术领域：
，具体涉及一种基于基片集成波导的双频带天线及天线频率的调制方法。
背景技术：
随着时间的发展，人们将无线通信系统大范围地使用到各行各业中，但是这样却造就了一个窘境：在某个工作时间，需要两种甚至两种以上频段共同存在。同时使用很多个单独的天线用来达到多要求以及多系统的目标的方法很明显已经不会被采用，这样会极度地浪费系统的空间以及所要用到的材料。所以，以工作在两个频段为基础，又要达到成本低、重量小以及大大降低对雷达的散射截面积等目标，研究双频段天线的技术更新也变得刻不容缓，人们对此也变得愈发关注。通信领域中无线区域方面的发展日新月异，由于高集成系统的要求，在两个相隔很大频率的频段内传输信号已经称为很多无线通信系统的标杆。双频段的实现尽管已经十分容易，但是如果实现的前提是采用两副天线，那将会造成诸多不变，例如：由于两副天线之间本身就会产生辐射而导致互相干扰，所以不得不增加两天线的安装间距，无疑，最终系统的也会由此而大大增加。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于基片集成波导的双频带天线及天线频率的调制方法。为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于基片集成波导的双频带天线，所述天线包括天线基片、设于所述天线基片周围且贯穿所述天线基片的通孔，及设于天线基片上的至少两条条形槽；所述通孔内壁为金属层；两条所述条形槽的长度不同。可选的，所述天线基片包括上层金属层、下层金属层和设于所述上层金属层与所述下层金属层之间的介质层。可选的，所述天线基片为矩形，所述通孔的排布形状为矩形。可选的，所述条形槽包括矩形框槽、两条与所述矩形框槽的长边槽垂直的竖槽；所述矩形框槽设于所述通孔内围的所述天线基片上，且所述矩形框槽的一条长边槽设有断口，每一所述断口设有一所述竖槽，所述竖槽由所述矩形框槽的框内延伸至所述天线基片的边缘。可选的，所述竖槽位于所述矩形框槽的框内的内长小于所述竖槽位于所述矩形框槽的框外的外长。可选的，两条所述竖槽之间无所述通孔。可选的，所述通孔等间距排列。可选的，两所述竖槽之间的所述天线基片还连接有微带馈线，所述微带馈线的宽度等于两所述竖槽之间的距离。可选的，所述条形槽设于所述上层金属层。本发明还提供了一种天线频率的调制方法，所述天线频率调制方法适用于上述的基于基片集成波导的双频带天线，所述方法包括：获取天线基片的εr值、电磁波在自由空间的波长和矩形框槽的长边槽长和短边槽长；按照公式和分别计算天线的低频率和高频率；其中，fl表示天线的低频率，fh表示天线的高频率，c表示电磁波在自由空间的波长，xs为矩形框槽的短边槽长，ys为矩形框槽的长边槽长；通过调整条形槽的槽宽或竖槽的外长，调制高频段频率；通过调整竖槽的内长调制低频段的频率。本发明的基于基片集成波导的双频带天线及天线频率的调制方法，通过使用基片集成波导结构，采用开矩形缝隙的方法，使得本天线结构不仅具有波导缝隙天线増益髙、效率高的优点，且容易实现双频带和高带宽。天线整体结构紧凑且可以应用于多频无线通信系统。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的基于基片集成波导的双频带天线实施例一的结构示意图；图2为本发明的基于siw结构的双频带天线实施例一最初的反射系数随频率变化图；图3为基于siw结构的双频带天线的反射系数随竖槽的内长变化图；图4为基于siw结构的双频带天线的反射系数随短边槽长变化图；图5为基于siw结构的双频带天线的反射系数随长边槽长变化图；图6为基于siw结构的双频带天线的反射系数随槽宽变化图；图7为基于siw结构的双频带天线的反射系数随竖槽的外长变化图；图8为基于siw结构的双频带天线调制后的最终结果图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。实施例一本实施例提供的基于基片集成波导的双频带天线如图1所示，该天线包括天线基片1、设于所述天线基片1周围且贯穿所述天线基片1的通孔等间距排列的通孔2，及设于天线基片1上的至少两条条形槽；所述通孔2内壁为金属层；两条所述条形槽的长度不同。本实施例中的天线基片1包括上层金属层、下层金属层和设于上层金属层与下层金属层之间的介质层。该天线基片为基片集成波导结构基片。本天线基片1为矩形，所述通孔2的排布形状为矩形。条形槽设于上层金属层，条形槽包括矩形框槽3、4、两条与所述矩形框槽的长边槽3垂直的竖槽5；所述矩形框槽3、4设于所述通孔2内围的所述天线基片1上，且所述矩形框槽3、4的一条长边槽3设有断口，每一所述断口设有一所述竖槽5，所述竖槽5由所述矩形框槽3、4的框内延伸至所述天线基片1的边缘。两所述竖槽5之间的所述天线基片1还连接有微带馈线，所述微带馈线的宽度wms等于两所述竖槽5之间的距离。所述竖槽5位于所述矩形框槽3、4的框内的内长tcpw小于所述竖槽5位于所述矩形框槽3、4的框外的外长lcpw。两条所述竖槽5之间无所述通孔2。基片集成波导结构作为一种封闭结构，此结构可以屏蔽电磁场。如果开设一条缝隙，这缝隙就会开始阻碍波导壁上的电流流动，改变电流方向。此时，表面的电流开始分流，渐渐朝两个方向流动，其中一个方向是绕过所开的缝隙，另一个方向就是直接穿过缝隙，只不过电流的形式有所改变。电流通过缝隙后，再向外辐射能量。基于上述实施例，本发明还提供了一种天线频率的调制方法，所述天线频率调制方法适用于上述的基于基片集成波导的双频带天线，所述方法包括：获取天线基片的εr值、电磁波在自由空间的波长和矩形框槽的长边槽长和短边槽长；按照公式和分别计算天线的低频率和高频率；其中，fl表示天线的低频率，fh表示天线的高频率，c表示电磁波在自由空间的波长，xs为矩形框槽的短边槽长，ys为矩形框槽的长边槽长；通过调整条形槽的槽宽或竖槽的外长，调制高频段频率；通过调整竖槽的内长调制低频段的频率。本实施例的天线采用εr＝2.2，tanδ＝0.001的天线基板。其天线的具体参数信息如图1所示，所设计的天线具体结构的尺寸参数如表1。表1天线的尺寸参数参数数据(mm)参数数据(mm)参数数据(mm)xg33lms10tcpw6.6yg45wms6.23xs23d2gcpw0.5ys36dp3lcpw5h2图2是本实施例的基于siw结构的双频带天线最初的反射系数随频率变化图。由图2可知天线产生的两个中心频率为5.03ghz(4.98ghz-5.08ghz)和6.58ghz(6.52ghz-6.64ghz)。由图3可以看出，改变参数竖槽5的内长tcpw可明显改变低频段的带宽，而对高频段的数据并没有什么影响，所以可以通过改变此参数来控制低频段频率。从上述两个公式中可以看出，短边槽长可以影响产生的较低频率，而长边槽长将影响天线所产生的较高频率。图4和5分别给出了短边槽长和长边槽长的改变对应的s11曲线。从图4中可以看出，短边槽长影响较低的频率，对较高的频率略有影响。从图5而长边槽长仅仅影响产生的较高频率，而对产生的较低频率没有任何影响。所以可以通过调节矩形框槽的长边槽长和短边槽长的数值来改变高低频率。由图6可以看出，改变条形槽的宽度gcpw，对天线的高低频段都会有所影响，但是对高频段的影响较为大些，对低频段的影响略小。所以可以通过改变此参数来控制高频段频率。由图7可以看出，改变竖槽5的外长lcpw对高频段的频率有很大影响，相反，对低频段频率似乎没有什么影响，所以可以通过改变此参数来控制高频段频率。图8是天线最终的调制结果，本实施例调制得到的天线的两个中心频率为4.13ghz(4.06ghz-4.20ghz)和5.53ghz(5.42ghz-5.62ghz)，天线在4.13ghz频段带宽为3.3％，在5.53ghz频段带宽达到了3.1％。而且工作在4.13ghz频段和5.53ghz频段的辐射缝隙单元相互独立，且两个频段的中心频率之比大于1.3，两频带内增益达到了7.6db和6.9db。可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属
技术领域：
的技术人员所理解。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。本
技术领域：
的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12