共面波導饋電的三頻縫隙天線制造技術

本發明專利技術公開了一種共面波導饋電的三頻縫隙天線，金屬層上刻蝕有共面波導饋電部分、并聯加載的L型縫隙及蘑菇狀縫隙輻射面，共面波導饋電部分包括兩條平行的信號傳輸縫隙和中心金屬導帶，一條信號傳輸縫隙上加載有末端短路的第一L型縫隙，另一條信號傳輸縫隙的中部斷開，在斷開部位分別加載了末端短路的第二L型縫隙和第三L型縫隙。該第二L型縫隙和第三L型縫隙組成180°移相器，第一L型縫隙與第二L型縫隙以中心金屬導帶的中心線為對稱軸對稱，中心金屬導帶延伸至蘑菇狀縫隙輻射面的內部并且在中心金屬導帶的末端加載有半圓形導帶。本發明專利技術具有尺寸緊湊、結構簡單、易于集成及便于加工的優點，同時可工作于WiMAX的2.5GHz、3.6GHz及5.8GHz三個頻段。

Tri band CPW fed slot antenna

The invention discloses a tri band antenna with coplanar waveguide feed, etching a metal layer on the L type slot and mushroom shaped radiating slot CPW fed part, parallel loading, coplanar waveguide feed part comprises two signal transmission gap and center parallel metal conduction band, a first L type slot end short a signal transmission slot loading, another central signal transmission slot disconnect, disconnect parts were loaded in second L and third L type slot slot end short. The second L type and third L type gap gap consisting of 180 degrees phase shifter, the first L type slot and second L type slot in the center line center of the metal conduction band is symmetrical to the axis of symmetry, the central metal conduction band extends to the mushroom and the end surface of the internal gap radiation loading in the center of the metal conduction band and a semicircular band. The invention has the advantages of compact size, simple structure, easy integration and easy processing, and can work in three frequency bands of WiMAX, 3.6GHz, 2.5GHz and 5.8GHz at the same time.

【技術實現步驟摘要】
共面波導饋電的三頻縫隙天線
本專利技術屬于微波天線
，具體涉及一種共面波導饋電的三頻縫隙天線。
技術介紹
隨著無線通信技術的不斷演進，相關的通訊產品日趨多樣化，同時對相應的天線系統提出了更高的要求。傳統的單頻天線已無法滿足當今社會無線通信的需求。且隨著電子產品體積不斷縮小，理想的天線應向更小尺寸、更寬頻帶方向推進。IEEE標準規定全球微波互聯接入（WiMAX）的三個工作頻段為2.5-2.69GHz、3.3-3.79GHz及5.25-5.85GHz。隨著微波技術的不斷發展，無線通信產品的使用人數也在急劇增加，愈來愈緊張的頻譜資源也要求無線通信的前端設備（天線）能夠同時工作于多個頻帶，從而增加無線通信的容量。因此低成本、多頻帶、小型化、易集成且同時工作于WiMAX的三個頻段的平面天線在無線通信系統中具有重要的研究意義。目前國內外學者們已提出了各種應用于WiMAX的天線，例如使用矩形加載單極天線和倒L型槽線結構實現了2.45GHz、3.5GHz及5.8GHz的頻段（ChenH,YangX,YinYZ,etal.Tri-bandrectangle-loadedmonopoleantennawithinverted-LslotforWLAN/WiMAXapplications[J].ElectronicsLetters,2013,49(20):1261-1262.）。采用共面波導饋電的圓形釘齒天線實現了WiMAX/Wi-Fi的多頻天線（DanielRS,SuganthiS.DesignandsimulationofCPWfedcircularspikeantennaforwirelessapplications[C]“InternationalConferenceonInnovationsinInformation,EmbeddedandCommunicationSystems.IEEE,2015:1-5.”）。這些方法雖然都實現了多頻天線且滿足了電磁兼容，但是結構稍微復雜且尺寸較大，不利于加工。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種結構簡單緊湊且方便加工的共面波導饋電的三頻縫隙天線。本專利技術為解決上述技術問題采用如下技術方案，共面波導饋電的三頻縫隙天線，包括單面涂覆金屬層的介質基板，其特征在于：所述的金屬層上刻蝕有共面波導饋電部分、并聯加載的L型縫隙及蘑菇狀縫隙輻射面，共面波導饋電部分包括兩條平行的信號傳輸縫隙和中心金屬導帶，其中的一條信號傳輸縫隙上加載有末端短路的第一L型縫隙，另一條信號傳輸縫隙的中部斷開，在斷開部位的末端分別加載有末端短路的第二L型縫隙和第三L型縫隙，該第二L型縫隙和第三L型縫隙組成180°移相器，第一L型縫隙與第二L型縫隙以中心金屬導帶的中心線為對稱軸對稱，中心金屬導帶延伸至蘑菇狀縫隙輻射面的內部并且在其末端加載有半圓形導帶。進一步優選，所述的介質基板采用羅杰斯R4003C，其長度L為28mm，寬度W為24mm，厚度為0.8mm，金屬層為銅，金屬層厚度為18μm。進一步優選，所述的共面波導饋電部分長度L1=6mm，中心金屬導帶寬度W1=2.13mm，信號傳輸縫隙寬度g1=0.15mm，L型縫隙長度L6=7mm，L型縫隙彎折部分長度L7=3.8mm，L型縫隙寬度g2=0.15mm，180°移相器之間的金屬導帶寬度W2=1.8mm，L型縫隙到蘑菇狀縫隙輻射面的距離L2=7mm，中心金屬導帶延長到蘑菇狀縫隙輻射面的長度L3=3.2mm，半圓形導帶的半徑L4=3.6mm，蘑菇狀縫隙輻射面末端距信號傳輸縫隙末端的長度L5=10.8mm。本專利技術與現有技術相比具有以下有益效果：采用共面波導饋電，易于集成，天線尺寸緊湊，通過蘑菇狀縫隙輻射面及饋線中心金屬導帶末端加載的半圓形導帶，使天線產生了2.5GHz和3.6GHz兩個頻段，而在饋線上并聯加載L型縫隙產生了天線的第三個工作頻段5.8GHz，且在上述三個頻段內，回波損耗均在-10dB以下。因此本專利技術具有尺寸緊湊、結構簡單、易于集成及便于加工的優點，同時可工作于WiMAX的2.5GHz、3.6GHz及5.8GHz三個頻段。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術的整體結構尺寸標注圖；圖3是本專利技術的回波損耗圖；圖4是本專利技術的駐波比；圖5是本專利技術在3.6GHz的E面方向圖；圖6是本專利技術在3.6GHz的H面方向圖。圖中：1、介質基板，2、金屬層，3、共面波導饋電部分，4、蘑菇狀縫隙輻射面，5、信號傳輸縫隙，6、中心金屬導帶，7、第一L型縫隙，8、第二L型縫隙，9、第三L型縫隙，10、半圓形導帶。具體實施方式結合附圖詳細描述本專利技術的具體內容。如圖1-2所示，共面波導饋電的三頻縫隙天線，包括單面涂覆金屬層2的介質基板1，所述的金屬層2上刻蝕有共面波導饋電部分3、并聯加載的L型縫隙及蘑菇狀縫隙輻射面4，共面波導饋電部分3包括兩條平行的信號傳輸縫隙5和中心金屬導帶6，其中的一條信號傳輸縫隙5上加載有第一L型縫隙7，另一條信號傳輸縫隙5的中部斷開，在斷開部位末端分別加載有上下對稱的第二L型縫隙8和第三L型縫隙9，信號在此處將由第二L型縫隙8耦合到第三L型縫隙9處，同時兩者信號將有180°相差，因此第二L型縫隙8和第三L型縫隙9組成180°移相器，第一L型縫隙7與第二L型縫隙8以中心金屬導帶6的中心線為對稱軸左右對稱，中心金屬導帶6延伸至蘑菇狀縫隙輻射面4的內部并且在中心金屬導帶6的末端加載有半圓形導帶10。如圖1所示，所述的介質基板1采用羅杰斯R4003C，其長度L為28mm，寬度W為24mm，厚度為0.8mm，金屬層2為銅，金屬層2厚度為18μm。如2所示，所述的共面波導饋電部分3長度L1=6mm，中心金屬導帶4寬度W1=2.3mm，信號傳輸縫隙5寬度g1=0.15mm，第二L型縫隙8長度L6=7mm，第三L型縫隙9彎折部分長度L7=3.8mm，第一L型縫隙7及第二L型縫隙8寬度g2=0.15mm，180°移相器之間的金屬導帶的寬度W2=1.8mm，第一L型縫隙7到蘑菇狀縫隙輻射面4的距離L2=7mm，中心金屬導帶5延長到蘑菇狀縫隙輻射面4的長度L3=3.2mm，半圓形導帶10的半徑L4=3.6mm，蘑菇狀縫隙輻射面4末端距信號傳輸縫隙5末端的長度L5=10.8mm。該三頻縫隙天線的回波損耗曲線如圖3所示，在2.49-2.73GHz、3.48-3.89GHz及5.49-6.39GHz的頻段內滿足S11<-10dB的要求。VSWR（電壓駐波比）的曲線如圖4所示，在2.52-2.73GHz、3.5-3.8GHz及5.5-6.39GHz處滿足VSWR<2的要求。圖5和圖6分別給出了3.6GHz下三頻縫隙天線的E面和H面方向圖。綜上所述，本專利技術提出的三頻縫隙天線結構簡單、尺寸緊湊、易于集成、便于加工且天線性能優良，非常適合應用于WiMAX的移動通信終端。以上顯示和描述了本專利技術的基本原理，主要特征和優點，在不脫離本專利技術精神和范圍的前提下，本專利技術還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本專利技術的范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
共面波導饋電的三頻縫隙天線，包括單面涂覆金屬層的介質基板，其特征在于：所述的金屬層上刻蝕有共面波導饋電部分、并聯加載的L型縫隙及蘑菇狀縫隙輻射面，共面波導饋電部分包括兩條平行的信號傳輸縫隙和中心金屬導帶，其中的一條信號傳輸縫隙上加載有末端短路的第一L型縫隙，另一條信號傳輸縫隙的中部斷開，在斷開部位的末端分別加載有末端短路的第二L型縫隙和第三L型縫隙，該第二L型縫隙和第三L型縫隙組成180°移相器，第一L型縫隙與第二L型縫隙以中心金屬導帶的中心線為對稱軸對稱，中心金屬導帶延伸至蘑菇狀縫隙輻射面的內部并且在其末端加載有半圓形導帶。

【技術特征摘要】
1.共面波導饋電的三頻縫隙天線，包括單面涂覆金屬層的介質基板，其特征在于：所述的金屬層上刻蝕有共面波導饋電部分、并聯加載的L型縫隙及蘑菇狀縫隙輻射面，共面波導饋電部分包括兩條平行的信號傳輸縫隙和中心金屬導帶，其中的一條信號傳輸縫隙上加載有末端短路的第一L型縫隙，另一條信號傳輸縫隙的中部斷開，在斷開部位的末端分別加載有末端短路的第二L型縫隙和第三L型縫隙，該第二L型縫隙和第三L型縫隙組成180°移相器，第一L型縫隙與第二L型縫隙以中心金屬導帶的中心線為對稱軸對稱，中心金屬導帶延伸至蘑菇狀縫隙輻射面的內部并且在其末端加載有半圓形導帶。2.根據權利要求1所述的共面波導饋電的三頻縫隙天線，其特征在于：所述的介質基板采用羅杰斯R...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉娜，徐世周，詹華偉，楊新偉，胥磊，孫言坤，
申請(專利權)人：河南師范大學，
類型：發明
國別省市：河南,41