一种三频段宽带缝隙天线

本发明涉及通信天线领域，具体涉及一种三频段宽带缝隙天线。

背景技术：

1、随着无线通信技术的发展以及5g技术在我国的广泛普及，5g信号的全覆盖有望在不久的未来实现。在此背景下，人们对无线通信系统的要求也越来越高。但是，目前用于放置无线通信系统的空间十分地有限，如果将不同工作频段的天线直接放置在一起，这样会导致天线之间产生耦合，互相干扰。

2、为了解决上述问题，多频段天线的设计成为了研究热点。多频段天线能够工作在不同的频段，大幅节约了空间资源，同时也易于集成，有助于在降低成本的同时，满足人们日常的无线通信需求。

3、但是，传统的多频天线在每个独立频段上的工作带宽都比较窄，能够工作的频段十分有限。如公告号为cn209232959u的中国实用新型专利公开的一种共面波导馈电的小型宽频带三频天线，其通过较小的体积，实现了2.2~2.8ghz、3.3~4.0ghz、4.9~7.1ghz的三个工作频段；但是其在三个工作频段的相对带宽都比较小，分别只有24%、19.18%、36.67%。又比如公开号为cn105006653b的中国发明专利公开的一种基于csrr和lhtl的三频天线，其使用了互补开口环谐振器和左手传输线来拓展天线带宽，但其结构相对复杂，制造成本较高，不利于大范围推广使用。

4、因此，如何提升多频段天线的宽带特性，设计出一种宽带多频段天线对无线通信技术的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种三频段宽带缝隙天线，其具有结构紧凑、工作频段多、工作频带宽的优点。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种三频段宽带缝隙天线，包括介质基板，印刷于介质基板上表面的接地板、第一倒u型贴片、第二倒u型贴片、第三倒u型贴片、第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线，以及印刷于介质基板下表面的第四微带馈线；

4、所述介质基板呈长方形，其短边平行于x轴，长边平行于y轴；所述接地板覆盖于介质基板的上表面，接地板内开设有倒u型槽、第一矩形槽和第二矩形槽，所述倒u型槽设置于接地板的中部，所述第一矩形槽和第二矩形槽设置于倒u型槽的y轴负方向并且沿x轴方向并排设置；

5、所述第一倒u型贴片设置于倒u型槽内的中部，第二倒u型贴片设置于第一矩形槽内的中部，第三倒u型贴片设置于第二矩形槽内的中部；所述第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线均沿y轴方向延伸，第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线的一端分别连接于第一倒u型贴片、第二倒u型贴片和第三倒u型贴片靠近y轴负方向的侧边中部，第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线的另一端分别延伸至介质基板靠近y轴负方向的短边边缘处；

6、所述接地板上开设有用于供第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线穿过的通道槽，使得第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线与接地板互不接触；

7、所述第一倒u型贴片靠近y轴正方向的侧边中部开设有一沿y轴方向延伸的矩形开口槽，所述矩形开口槽的一侧开设有馈电通孔，所述馈电通孔设置于第一倒u型贴片上且贯穿介质基板；

8、印刷于介质基板下表面的第四微带馈线沿x轴方向延伸，第四微带馈线的一端设置于馈电通孔处，第四微带馈线的另一端延伸至矩形开口槽的另一端，第四微带馈线的中部与矩形开口槽交叉耦合。

9、进一步地，所述接地板上还开设有第一垂直开路槽和第二垂直开路槽，所述第一垂直开路槽和第二垂直开路槽关于介质基板的短边中垂线对称；其中，第一垂直开路槽设置于第一矩形槽和第一微带馈线之间的接地板上，第二垂直开路槽设置于第二矩形槽和第一微带馈线之间的接地板上；第一垂直开路槽和第二垂直开路槽的一端分别与倒u型槽连通，第一垂直开路槽和第二垂直开路槽的另一端分别沿y轴负方向延伸。

10、进一步地，在介质基板的外侧，设置有第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口，分别用于向第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线馈电；所述第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口的内导体分别与第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线连接，第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口的外导体分别与接地板连接；

11、所述馈电通孔处设置有第四sma接口，用于向第四微带馈线馈电；所述第四sma接口的内导体穿过馈电通孔与第四微带馈线连接，第四sma接口的外导体与接地板连接。

12、进一步地，所述第一矩形槽和第二矩形槽关于介质基板的短边中垂线对称；所述第二倒u型贴片和第三倒u型贴片关于介质基板的短边中垂线对称；所述第一微带馈线设置于介质基板的短边中垂线上，所述第二微带馈线和第三微带馈线关于介质基板的短边中垂线对称。

13、进一步地，所述第一倒u型贴片、第二倒u型贴片和第三倒u型贴片分别由一矩形贴片进行倒角处理得到；通过将矩形贴片靠近y轴正方向的两个角进行倒角处理，使其整体外轮廓呈倒u型，以形成第一倒u型贴片、第二倒u型贴片和第三倒u型贴片。

14、进一步地，所述倒u型槽由一矩形槽进行倒角处理得到；通过将矩形槽靠近y轴正方向的两个角进行倒角处理，使其整体外轮廓呈倒u型，以形成倒u型槽。

15、进一步地，所述介质基板的介电常数为4.6。

16、进一步地，所述介质基板的厚度为1mm。

17、本发明提供的一种三频段宽带缝隙天线，提出了一种共面波导的倒u型槽缝隙天线结构，其结构较为简单且制作成本低廉，只需要在介质基板顶部印刷接地板和金属贴片，通过金属贴片与缝隙的谐振便能使天线具有较宽的工作频段。进一步地，接地板上对称分布的两条垂直开路槽能有效消除带外谐振，减小不同工作频段天线间的耦合现象，能够有效提高天线隔离度。

18、本发明提供的一种三频段宽带缝隙天线，有效工作频段为0.698~0.960 ghz、1.7ghz ~2.7ghz、3.3~6ghz，在三个工作频段上的相对带宽分别为31.60%、45.45%、58.06%，端口间隔离度优于15db。本发明通过共享结构的方法将工作在不同频段的天线集成在一起，使天线能工作在三个频段。与现有技术相比，本发明具有结构紧凑、工作频段多、工作频带宽、高隔离度的优点，其工作频段覆盖2/3/4/5g，可广泛应用于各种无线通信场景。

技术特征：

1.一种三频段宽带缝隙天线，其特征在于，包括介质基板，印刷于介质基板上表面的接地板、第一倒u型贴片、第二倒u型贴片、第三倒u型贴片、第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线，以及印刷于介质基板下表面的第四微带馈线；

2.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述接地板上还开设有第一垂直开路槽和第二垂直开路槽，所述第一垂直开路槽和第二垂直开路槽关于介质基板的短边中垂线对称；其中，第一垂直开路槽设置于第一矩形槽和第一微带馈线之间的接地板上，第二垂直开路槽设置于第二矩形槽和第一微带馈线之间的接地板上；第一垂直开路槽和第二垂直开路槽的一端分别与倒u型槽连通，第一垂直开路槽和第二垂直开路槽的另一端分别沿y轴负方向延伸。

3.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，在介质基板的外侧，设置有第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口，分别用于向第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线馈电；所述第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口的内导体分别与第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线连接，第一sma接口、第二sma接口和第三sma接口的外导体分别与接地板连接；

4.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述第一矩形槽和第二矩形槽关于介质基板的短边中垂线对称；所述第二倒u型贴片和第三倒u型贴片关于介质基板的短边中垂线对称；所述第一微带馈线设置于介质基板的短边中垂线上，所述第二微带馈线和第三微带馈线关于介质基板的短边中垂线对称。

5.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述第一倒u型贴片、第二倒u型贴片和第三倒u型贴片分别由一矩形贴片进行倒角处理得到；通过将矩形贴片靠近y轴正方向的两个角进行倒角处理，使其整体外轮廓呈倒u型，以形成第一倒u型贴片、第二倒u型贴片和第三倒u型贴片。

6.根据权利要求5所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述倒u型槽由一矩形槽进行倒角处理得到；通过将矩形槽靠近y轴正方向的两个角进行倒角处理，使其整体外轮廓呈倒u型，以形成倒u型槽。

7.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为4.6。

8.根据权利要求1所述的三频段宽带缝隙天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为1mm。

技术总结
本发明提供的一种三频段宽带缝隙天线，包括介质基板，印刷于介质基板上表面的接地板、第一倒U型贴片、第二倒U型贴片、第三倒U型贴片、第一微带馈线、第二微带馈线和第三微带馈线，以及印刷于介质基板下表面的第四微带馈线。与现有技术相比，本发明具有结构紧凑、工作频段多、工作频带宽、高隔离度的优点，其工作频段覆盖2/3/4/5G，可广泛应用于各种无线通信场景。

技术研发人员：叶亮华,李俊希,李春雨,李健凤
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16