紧耦合缝隙宽带天线的制作方法

本实用新型属于无线通讯技术领域，具体涉及一种新型紧耦合缝隙宽带天线。

背景技术：

近些年来，随着现代社会的无线通信发展，微带缝隙天线具有结构简单，成本较低，易于集成等优点在越来越多的通信领域发挥着不可代替的作用。目前微带缝隙天线已经广泛应用到通信、雷达等领域，在我国的军事、电子通信、移动通信中的地位越来越重要。

缝隙天线是利用金属面的缝隙进行辐射，不需要引入其他辐射单元。微带馈线的一段输入电磁波，开路端与地板缝隙直接耦合，电磁波通过耦合的形式进入到缝隙，缝隙在通过谐振的模式将电磁波向空间进行辐射。常见的缝隙天线有两种类型，一种是开在金属铜板上的缝隙-平板缝隙。另外一种是开在波导壁上的缝隙-波导缝隙天线。缝隙天线在实际应用中有着广阔的应用前景，然而微带窄缝天线频带较窄(通常相对带宽只有3％左右)又限制了它的实际应用。为了提高它的实际应用同时避免多个天线产生信号之间的耦合和干扰，天线必须拥有与之相适应的宽频带技术。为此人们对微带缝隙天线的宽频特性进行了广泛而深入的研究。

已有研究学者提出了微带开口缝隙结构(l型和倒t型)以及圆形贴片上开缝，在地板上开矩形、圆形、六边形缝隙的宽带天线，这些结构可以实现一定程度上的宽带特性并减小天线的尺寸。文献：凌云,黄河.小型宽带开口缝隙天线设计[j].电子元器件应用,2010,12(06):22-23.利用在地板上单开口矩形缝隙在实现宽频特性，工作频段为2.89-6.74ghz，阻抗带宽80％。文献：谭菲菲,黄何平,刘长军.一种六边形缝隙宽带微波天线设计[j].太赫兹科学与电子信息学报,2016,14(02):245-248在地板上开六边形缝隙，利用单馈线进行馈电，阻抗带宽达51.3％。而在此文献中所涉及的传统方形缝隙带宽30.7％。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型提供了一种紧耦合缝隙宽带天线，该天线拓宽了单馈线缝隙天线的带宽，解决了现有的天线天线频带较窄、实际应用性不强的问题。

技术方案：本实用新型的紧耦合缝隙宽带天线，包括金属地板、以及覆于地板上的基板，其中，所述地板开设有若干个能够相互耦合的矩形缝隙，且所述基板上设有微带馈线。

本实用新型的天线利用缝隙耦合直接在地板上开多个矩形缝隙直接耦合，适用于c\x波段，能够应用在探测制导、空间研究、卫星通讯等领域。

其中，所述金属地板由铜制成。所述基板由介电常数是4.4的fr4材质制成，尺寸长27mm、宽16mm、厚0.8mm。所述微带馈线长23mm、宽度1.5mm、端口阻抗50ω。

若干所述矩形缝隙非对称分布，能够利用曲流耦合技术提高带宽。

在地板上的缝隙非对称分布，利用单微带线进行馈电，结构简单，尺寸紧凑。利用hfss进行仿真，得到天线的各项参数。

有益效果：1、本实用新型天线进一步拓宽了单馈电微带缝隙天线的频带带宽，可直接应用于c/x波段，避免其他波段对通信的影响，工作的频段在4-11.25ghz，回波损耗小于-10db，阻抗带宽达95％；2、在工作频段内，辐射特性良好，满足天线工作的各项性能，具有实际应用价值；3、该天线覆盖的带宽更宽，提高缝隙微带天线的带宽，整体天线性能优良，工作在7ghz时，能够达到全辐射效果，并且在整个波段最大峰值增益达到了13db；4、该天线结构新颖简单，尺寸更小(16mm×27mm×0.8mm)，加工方面，易于集成，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的仰视(a)、俯视(b)结构示意图以及尺寸图(c)；

图2是本实用新型的回波损耗图；

图3是本实用新型的电压驻波比图；

图4是本实用新型的峰值增益图；

图5是本实用新型在7ghz时归一化不同平面的方向图。

图6是现有技术中天线结构示意图(a)以及回波损耗图(b)。

具体实施方式

参见图1至图5，本实用新型一实施例所述的紧耦合缝隙宽带天线，主要由三个部分构成，分别是微带馈线1、基板2、覆铜的金属地板。

基板2选择厚度为0.8mm，介电常数是4.4的fr4_epoxy材质。

天线的正面是一根长23mm、宽1.5mm的50ω的微带馈线1，在天线的背面接地板上开多个矩形缝隙3，缝隙之间相互耦合，提高带宽。

图2是该实用新型天线的回波损耗图，天线的中心频率工作在7ghz时，频带范围4-11.25ghz，比图6中现有的频带覆盖范围更宽。

图3是该实用新型天线的电压驻波比，在整个工作频带范围内，绝大部分工作的vswr<1.5，具有良好的匹配特性。

图4是在4-11.25ghz工作频段内，每隔0.1ghz取点，得到的峰值增益。在4ghz时，峰值增益达到最大，整个范围内峰值增益良好。

图5是中心频点在7ghz时，得到的e/h面的归一化辐射方向图。可以看出，这款天线是全向天线，在各个方向都有良好的辐射特性。

本实用新型的设计原理为：

第一步，该天线被制作在厚度为0.8mm、介电常数为4.4的fr4基板2上，基板2上尺寸为16mm×27mm。

第二步，在天线设计的地板上开多个矩形缝隙3，利用曲流耦合技术提高带宽。