小型化超寬帶天線制造技術

本發明專利技術提供一種小型化超寬帶天線，包括介質基板，介質基板上下表面的金屬貼片，上表面的金屬貼片為天線貼片，下表面的金屬貼片為微帶饋線，天線貼片包括接地板、短枝節和長枝節，長、短枝節都包括內槽線和外槽線，接地板的中心設有一段豎直開槽的槽線，槽線的上方連接長枝節的內槽線，槽線的底部連接圓形槽，長、短枝節的外槽線和內槽線的邊緣形狀采用指數型過渡曲線，長枝節的外槽和短枝節的內槽之間形成一指數環形槽，本發明專利技術的整體空間結構緊湊，天線背板與饋線連接緊密，輻射單元依靠共面帶線耦合供電的方式，滿足相位要求的同時又節省尺寸，設計方便，天線增加指數環形槽來轉移低頻率點的輻射易于理解，小型化方案可復制性強。

Compact Ultra wideband antenna

The invention provides a miniaturized ultra wideband antenna includes a dielectric substrate, the substrate surface of the metal on the surface of the metal patch, patch antenna patch, the lower surface of the metal patch microstrip patch of the antenna feeder, including ground floor, short and long side side, long and short side are included in the slot line and the outer slot, slot line connection board is arranged in the center of a vertical slot, slot line connecting the long side above the slot, slot line is connected with the bottom of the circular groove, the outer slot line of long and short side and inner slot edge shape with the exponential transition curve, an annular groove is formed between the index in the long groove side slot and stub, the overall spatial structure of the invention has the advantages of compact structure, the antenna backplane is tightly connected with the feeder, the radiation unit rely on coplanar stripline coupling power supply mode, meet the requirements at the same time and phase The size is easy to design, and the antenna increases the index ring groove to transfer the radiation of low frequency point. It is easy to understand, and the miniaturization scheme is reproducible.

【技術實現步驟摘要】
小型化超寬帶天線
本專利技術涉及平面印刷微帶天線的小型化
，特別是針對超寬帶天線如何利用增加指數環形槽結構實現小型化，同時不影響原有主結構輻射性能的技術。
技術介紹
隨著無線通信技術的極大發展，人們對無線通信設備的便攜性要求也越來越高，這就促使無線通信設備要朝著小型化方向發展。目前為止，行業內主要有四種手段解決上述問題：其一是采用高介電常數的介質板。其二是加載短路探針，其三是有源結構，其四是開槽開縫技術。第一種方法思路簡單明了，天線諧振頻率固定時其波長與成反比，故增大介質板的介電常數可以減小天線尺寸，但是電磁波在大介電常數的介質板上傳輸時能量衰減較大，從而使天線的增益和輻射效率降低，此外也會帶來帶寬出現變窄等其他不理想的結果。第二種方法是利用同軸饋電探針之間的耦合技術，增加的探針和微帶天線一起可以構成并聯諧振電路，從而可以使天線在原先阻抗不匹配的較低頻率處實現阻抗匹配。由于阻抗匹配特性對短路探針的位置要求較高，從而給制造工藝增加很大的困難，且此技術使用場合較小。第三種方法不僅結構復雜而且有源結構的加入也會無形中增加設備的體積。第四種方法通過開槽開縫技術可以增大天線的有效諧振長度，從而天線可以輻射較低的諧振頻率，此方法簡單且效果較好，在工程中較為常見。于2011年發表的文章“AminiaturizedantipodalVivaldiantennawithimprovedradiationcharacteristics”使用了錐形開槽技術，不過改進后的天線尺寸為0.4λ0X0.69λ0(λ0是最低諧振頻率所對應的波長)仍然比較大，此后的2015發表的文章“ANovelMiniaturizedVivaldiAntennaUsingTaperedSlotEdgewithResonantCavityStructureforUltra-wideBandApplications”在之前文獻的基礎上進行了改進，增加了一對諧振腔體來使天線的諧振頻率進一步降低，尺寸縮減到了0.25λ0×0.43λ0,不過該方法存在一些不足，阻抗匹配對諧振腔體的大小和位置要求比較高，并且原天線結構必須有足夠的預留空間來實現此功能，從而使其長度不可能進一步的縮短。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種結構簡單、饋電方便、容易加工的小型化超寬帶天線，該天線不僅可以幫助實現天線小型化的目的，而且還可以增加帶寬。為實現上述專利技術目的，本專利技術技術方案如下：一種小型化超寬帶天線，包括介質基板，介質基板上下表面分別覆蓋有金屬貼片，上表面的金屬貼片為天線貼片，下表面的金屬貼片為微帶饋線，天線貼片包括底部的接地板、接地板上方的短枝節和長枝節，所述短枝節和長枝節關于接地板的中心線左右對稱，長枝節位于短枝節的上方，短枝節位于長枝節遠離接地板中心線的外側，所述長、短枝節都包括靠近接地板中心線的內槽線和遠離接地板中心線的外槽線，接地板的中心設有一段豎直開槽的槽線，槽線的上方連接長枝節的內槽線，長枝節的外槽線、短枝節的外槽線和內槽線都連接于接地板的上方，槽線的底部連接圓形槽。所述微帶饋線、接地板、槽線、圓形槽構成天線的饋電耦合單元；所述長枝節、短枝節構成天線的輻射單元；所述長、短枝節的外槽線和內槽線的邊緣形狀采用指數型過渡曲線，所述長枝節的外槽和短枝節的內槽之間形成一指數環形槽。長、短枝節為兩條對稱的共面帶線，共面帶線將能量耦合單元與輻射單元連接在一起，其邊沿形狀采用指數型過渡曲線，這主要是為了優化兩者之間的阻抗匹配。中高頻段由長枝節內槽線輻射，低頻段由長枝節外槽和短枝節的內槽之間形成的指數環形槽輻射。作為優選方式，E1、E2、E3、E4分別為長枝節的內槽線、長枝節的外槽線、短枝節的內槽線、短枝節的外槽線的邊沿修正曲線，曲線描述如下：E1：x＝±0.14*exp(0.172*(y-6))±0.01，(6mm≤y≤30mm)(1)E2：x＝±0.5*exp(0.22*(y-6))±2.3，(8.5mm≤y≤24mm)(2)E3：x＝±1.2*exp(0.22*(y-6))±5.3，(8.5mm≤y≤19mm)(3)E4：x＝±2.5*exp(0.24*(y-6)±8.5，(8.5mm≤y≤24mm)(4)作為優選方式，短枝節的外槽線和接地板的上端之間作挖空處理。這樣是為了優化天線各部分之間的阻抗匹配和能量傳導，實現整體良好的端口特性和輻射參數。作為優選方式，長枝節內槽線的末端作圓角處理。做圓角處理是為了優化天線各部分之間的阻抗匹配和能量傳導，實現整體良好的端口特性和輻射參數作為優選方式，微帶饋線采用側向饋電。本專利技術的超寬帶天線的原理是這樣：傳統天線的地板從饋線耦合的電流在長枝節的指數漸變內槽線E1上反向流動從而輻射電磁波，近端輻射高頻，遠端輻射低頻。如果需要獲得較低的頻率則需要延長槽線的長度和寬度。這就增加了天線的尺寸，本專利技術在天線地板兩側開一對由長枝節外槽和短枝節的內槽形成的指數環形，通過適當調整指數曲線E2、E3的大小和位置可以增加低頻輻射點，使得低頻輻射點從傳統的槽線末端轉移至新增加的指數環形槽處，從而無需延長天線的長度即可實現輻射更低頻率的目的。本專利技術的有益效果在于：本專利技術在不破壞原有天線結構的前提下利用新增加的指數環形槽來轉移新增加的低頻諧振點從而實現小型化，這不同于傳統的開槽開縫技術來實現引流，是一種完全新穎的實現小型化的方法。本專利技術的整體空間結構緊湊，天線背板與饋線連接緊密，輻射單元依靠共面帶線耦合供電的方式，滿足相位要求的同時又節省尺寸，設計方便。天線增加指數環形槽來增加低頻諧振點的原理易于理解，小型化方案可復制性強。附圖說明圖1是本專利技術的主視圖；圖2是本專利技術的仰視圖；圖3是本專利技術的天線貼片的示意圖；圖4是天線引入指數環形槽與原天線端口S參數曲線的對比；圖5是天線引入指數環形槽與原天線的增益曲線的對比；圖6是天線在不同頻點的方向圖；圖6-A為2.45GHz，圖6-B為4GHz，圖6-C為7GHz，圖6-D為10GHz，左為E面，右為H面。1為介質基板，2為天線貼片，3為微帶饋線，4為長枝節，5為短枝節，6為接地板，7為槽線，8是圓形槽，9為內槽線，10為外槽線，11為指數環形槽。具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。一種小型化超寬帶天線，本實施例采用平面印刷天線，包括介質基板1，介質基板1采用介電常數為4.4的FR4板材，介質基板上下表面分別覆蓋有金屬貼片，上表面的金屬貼片為天線貼片2，下表面的金屬貼片為微帶饋線3，能量從下層貼片流入，通過耦合傳導至上層金屬。為方便說明，圖中附帶三維直角坐標軸。可知，天線位于xoy平面。天線貼片2包括底部的接地板6、接地板6上方的短枝節5和長枝節4，所述短枝節和長枝節關于接地板的中心線左右對稱，長枝節位于短枝節的上方，短枝節位于長枝節遠離接地板中心線的外側，所述長、短枝節都包括靠近接地板中心線的內槽線9和遠離接地板中心線的外槽線10，接地板6的中心設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種小型化超寬帶天線，其特征在于：包括介質基板(1)，介質基板上下表面分別覆蓋有金屬貼片，上表面的金屬貼片為天線貼片，下表面的金屬貼片為微帶饋線(3)，天線貼片(2)包括底部的接地板(6)、接地板(6)上方的短枝節和長枝節，所述短枝節和長枝節關于接地板的中心線左右對稱，長枝節位于短枝節的上方，短枝節位于長枝節遠離接地板中心線的外側，所述長、短枝節都包括靠近接地板中心線的內槽線和遠離接地板中心線的外槽線，接地板(6)的中心設有一段豎直開槽的槽線(7)，槽線(7)的上方連接長枝節的內槽線，長枝節的內槽線、短枝節的外槽線和內槽線都連接于接地板(6)的上方，槽線(7)的底部連接圓形槽(8)；所述微帶饋線(3)、接地板(6)、槽線(7)、圓形槽(8)構成天線的饋電耦合單元；所述長枝節(4)、短枝節(5)構成天線的輻射單元；所述長、短枝節的外槽線和內槽線的邊緣形狀采用指數型過渡曲線，所述長枝節的外槽和短枝節的內槽之間形成一指數環形槽。

【技術特征摘要】
1.一種小型化超寬帶天線，其特征在于：包括介質基板(1)，介質基板上下表面分別覆蓋有金屬貼片，上表面的金屬貼片為天線貼片，下表面的金屬貼片為微帶饋線(3)，天線貼片(2)包括底部的接地板(6)、接地板(6)上方的短枝節和長枝節，所述短枝節和長枝節關于接地板的中心線左右對稱，長枝節位于短枝節的上方，短枝節位于長枝節遠離接地板中心線的外側，所述長、短枝節都包括靠近接地板中心線的內槽線和遠離接地板中心線的外槽線，接地板(6)的中心設有一段豎直開槽的槽線(7)，槽線(7)的上方連接長枝節的內槽線，長枝節的內槽線、短枝節的外槽線和內槽線都連接于接地板(6)的上方，槽線(7)的底部連接圓形槽(8)；所述微帶饋線(3)、接地板(6)、槽線(7)、圓形槽(8)構成天線的饋電耦合單元；所述長枝節(4)、短枝節(5)構成天線的輻射單元；所述長、短枝節的外槽線和內槽線的邊緣形狀采用指數型過渡曲線，所述長枝節的外槽和短枝節的內槽之間形成一指數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊德強，耿東東，肖花，王清松，曹飛飛，楊天明，孫凱，胡鑒中，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51