[發明專利]一種低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線

無效

• 申請號: 201210567133.8
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103022702A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 呂文俊;劉艷明;楊敬宇;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q13/08;H01Q13/10;H01Q21/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線，屬于微波技術領域。

背景技術

近年來，隨著室內短距離無線接入技術的不斷發展，超寬帶通信技術備受重視。一般認為，相對帶寬超過25%的天線屬于超寬帶天線。另一方面，隨著無線通信的快速發展，為了滿足室內信號覆蓋和增強的需要，高增益特性的定向天線得到了越來越廣泛的應用。然而現存的室內通信信號覆蓋系統中的定向天線結構復雜、成本較高，帶寬有限，不能覆蓋多種制式無線通信系統的頻段；此外，改善寬帶天線的交叉極化特性，不僅有助于改進其高頻段的輻射特性，還有利于實現寬帶極化分集功能。無論對超寬帶無線通信，還是現存的各種無線通信系統而言，寬帶定向天線的研究都具有重要的實際價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是設計超寬帶定向天線，提高其交叉極化性能的問題。通過采用三個不同結構的縫隙和多邊形輻射貼片進行組合，提出一種結構簡單、工作頻帶寬、交叉極化好、便于制作實現和集成的一種低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線。

本發明為解決以上技術問題采用如下技術方案：

一種低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線，包括介質基板、以及一個長寬與介質基板的長寬相等的非全封閉金屬背腔；所述金屬背腔是一個缺少上表面和前端面的長方體，其中，所述介質基板的頂層設置有多邊形輻射貼片和微帶饋線，其中，多邊形輻射貼片與微帶饋線直接相連，構成天線的饋電部分；所述介質基板的底層為屏蔽導體，所述金屬背腔上表面的開口部分與介質基板的底層的屏蔽導體直接相連，使得介質基板作為該金屬背腔的上表面；在所述屏蔽導體上，刻蝕有相互平行的第一縫隙、第二縫隙以及第三縫隙，其中第一縫隙的長度小于第二縫隙的長度，第二縫隙的長度小于第三縫隙的長度。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，所述第二縫隙為梯形縫隙，該梯形縫隙的漸變部分具有漸變角，該漸變角的范圍為40°到70°。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，所述第一縫隙、第二縫隙、第三縫隙的形狀為矩形、或矩形和三角形的組合而成的多邊形，多邊形輻射貼片的形狀為矩形、三角形或其它多邊形的組合形狀。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，非全封閉金屬背腔的高度范圍為7.5mm到25mm。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，介質基板的介電常數為2至20。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，所述第一縫隙與第二縫隙、第二縫隙與第三縫隙的間距均小于4mm。

作為本發明的低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的進一步優化方案，所述第一、第二、第三縫隙覆蓋區域與多邊形輻射貼片覆蓋區域相對應；其中多邊形輻射貼片的頂端超出第一縫隙的上沿2.5mm；多邊形輻射貼片的底端不超出第三縫隙的下沿。

本發明采用上述技術方案，具有以下技術效果：

本發明通過采用多邊形輻射貼片和微帶饋線組合構成低交叉極化特性的寬帶背腔式多縫隙微帶天線的饋電系統并將其置于介質基板的頂層，在獲得相對帶寬約為69%的工作頻帶的同時，較之傳統寬帶背腔式單縫隙微帶天線其交叉極化性能顯著提高，并通過引入非全封閉金屬背腔使天線具有定向輻射特性。本天線結構簡單，無需附加饋電部件；制作工藝簡單、成本低廉，且其交叉極化性能好。

附圖說明

圖1是本發明天線的結構平面示意圖、剖面圖與三維立體示意圖。其中圖1a是平面示意圖，圖1b是剖面示意圖，圖1c是三維立體示意圖。

圖2是傳統寬帶背腔式單縫隙微帶天線的結構平面示意圖、剖面圖與三維立體示意圖。其中圖2a是平面示意圖，圖2b是剖面示意圖，圖2c是三維立體示意圖。

圖3是利用IE3D軟件計算的本發明天線結構反射系數頻率特性圖。

圖4是利用IE3D軟件計算的傳統寬帶背腔式單縫微帶天線結構反射系數率特性圖。

圖5是利用IE3D軟件計算的本發明天線的方向圖。

圖6是利用IE3D軟件計算的傳統寬帶背腔式單縫微帶天線的方向圖。

圖1中標號：1是介質基板，2是第一縫隙，3是第二縫隙，4是第三縫隙，5是多邊形輻射貼片，6是微帶饋線，7是非全封閉金屬背腔,8是漸變角度。

圖2中標號：11是介質基板，21是縫隙，31是矩形貼片，41是微帶饋線，51是非全封閉金屬背腔。