[發(fā)明專(zhuān)利]基于部分弧形地的寬帶雙頻段微帶天線

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210442376.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102956968A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓麗萍;馬潤(rùn)波;尹王保;陳新偉;張文梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/38
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q5/01
• 代理公司: 山西五維專(zhuān)利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)，特別涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中天線的寬頻帶、雙頻段設(shè)計(jì)，具體為一種基于部分弧形地的寬帶雙頻段微帶天線。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，通信信道日益擁擠，通信要求不斷提高，WLAN等新通信標(biāo)準(zhǔn)、新體系日益受到人們的重視，無(wú)線通信系統(tǒng)的雙頻段或多頻段工作成為新一代無(wú)線通信系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，GPS、GSM、PCS和3G等無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)雙頻段天線的需求日益增加。微帶天線由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、成本低、易于與微帶線路集成等優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，包括雷達(dá)技術(shù)、空間科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域及各種無(wú)線通信系統(tǒng)。因此，雙頻段微帶天線的研究引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

微帶天線的雙頻段工作分為兩類(lèi)：多片法和單片法。多片法是將多個(gè)輻射貼片分布在同一平面或者利用多層結(jié)構(gòu)層疊起來(lái)，達(dá)到多頻段工作的效果，其中的層疊結(jié)構(gòu)與多貼片共面方法相比，可以減小天線的尺寸；單片法通過(guò)激勵(lì)輻射貼片的不同諧振模式來(lái)實(shí)現(xiàn)多頻段工作，較靈活多變的方法是曲流技術(shù)和加載技術(shù)。曲流技術(shù)是在輻射貼片或者接地板刻蝕縫隙，加載技術(shù)包括短路探針加載和集總元件加載。從加工角度出發(fā)，單片法更為方便。

微帶天線的缺點(diǎn)之一是帶寬比較窄，普通微帶貼片天線的帶寬通常只有0.6%～3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足無(wú)線通信的需求。微帶天線的帶寬展寬方法主要有以下幾種：附加寄生貼片、附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、加載集總元件、加載縫隙、采用EBG（或PBG）結(jié)構(gòu)以及增加反射板等方法。由于接地板上加載縫隙的方法比多片法、集總元件加載法和多層法在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，制作工藝上容易，因而可以采用這種方法有效展寬頻帶，同時(shí)使天線更為小巧。

部分地技術(shù)可以看作接地板加載縫隙方法的特例，2011年9月，馬來(lái)西亞學(xué)者Zulkefli,M.S.在拉夫堡天線傳播會(huì)議（Loughborough?Antennas?and?Propagation?Conference）發(fā)表了“Novel?small?peanut-shape?printed?antenna?design?for?WLAN-band?application”,該文提出應(yīng)用縫隙地和部分地來(lái)改善單頻段微帶天線帶寬的構(gòu)想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的利用縫隙加載技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙頻段工作的微帶天線，其低頻段阻抗帶寬小的問(wèn)題，提供一種基于部分弧形地的寬帶雙頻段微帶天線，同時(shí)改善微帶天線兩個(gè)頻段的帶寬，進(jìn)而達(dá)到覆蓋WLAN的工作頻段，包括2.4GHz、5.2GHz及5.8GHz頻段。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：基于部分弧形地的寬帶雙頻段微帶天線，包括從上到下依次層疊的輻射單元、介質(zhì)基板和接地板，輻射單元為開(kāi)有縫隙和饋電孔的輻射貼片，接地板為完整的矩形接地板上刻蝕一個(gè)圓弧后形成的部分弧形地；雙頻段天線的低頻段由縫隙的尺寸和輻射貼片的尺寸決定，高頻段由輻射貼片的尺寸決定。所述的雙頻段微帶天線采用同軸饋電方式，饋電孔處于饋電點(diǎn)。上述基于部分弧形地的寬帶雙頻段微帶天線僅用一層介質(zhì)基板，通過(guò)在輻射貼片加載縫隙的方法實(shí)現(xiàn)雙頻段工作，采用部分弧形地改善雙頻段微帶天線的帶寬。

通常，微帶貼片天線的尺寸約為1/2導(dǎo)波波長(zhǎng)，本發(fā)明中輻射貼片尺寸的選擇使其工作在高頻段。輻射貼片上開(kāi)有縫隙，改變了貼片上的電流路徑，激勵(lì)起貼片天線的另外一個(gè)諧振模式，通過(guò)商用的電磁仿真軟件Ansoft?HFSS優(yōu)化縫隙的尺寸，使得貼片天線工作在低頻段。因此，雙頻段微帶天線的低頻段由縫隙的尺寸以及輻射貼片的尺寸決定，高頻段由輻射貼片的尺寸決定。理論上講，只要在輻射貼片上開(kāi)有縫隙即可使天線成為雙頻段天線，輻射貼片的尺寸由高頻段決定，通過(guò)電磁仿真軟件Ansoft?HFSS，仿真試驗(yàn)確定出所需低頻段下的縫隙尺寸。

理論上講，采用部分地技術(shù)能夠激勵(lì)起微帶天線的一個(gè)接近于工作頻率的新諧振頻率，進(jìn)而達(dá)到改善天線帶寬的效果。完整的矩形地上刻蝕一個(gè)較大的部分后即為部分地，部分地的形狀和大小對(duì)微帶天線的帶寬性能有很大的影響。利用電磁仿真軟件Ansoft?HFSS，通過(guò)有限次的仿真試驗(yàn)可以容易地獲知部分矩形地（刻蝕矩形）以及部分弧形地（刻蝕圓弧）情形下微帶天線的帶寬性能。