[發(fā)明專利]鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310034074.2
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103107419A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂文俊;張凱;張文海;朱洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/01
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著“物聯(lián)網(wǎng)”基本節(jié)點之一的無線傳感器的快速迭代，為滿足不斷發(fā)展的無線網(wǎng)絡(luò)的需求，對其關(guān)鍵部件之一的天線提出了更高要求。為此，多頻的寬帶/超寬帶天線應(yīng)運而生。一般意義上認(rèn)為，具有大于等于1%且小于等于25%相對帶寬的天線屬于寬帶天線，而具有超過25%相對帶寬的天線屬于超寬帶天線。在寬帶/超寬帶天線頻帶內(nèi)，天線應(yīng)具有良好的阻抗匹配特性、穩(wěn)定的輻射方向性、相對穩(wěn)定的增益特性和比較穩(wěn)定的極化特性，并且為了標(biāo)識“物聯(lián)網(wǎng)”中的各種小型設(shè)備，應(yīng)能覆蓋多個不同工作頻段（一個典型的例子就是覆蓋無線局域網(wǎng)的2.4～2.5GHz/5.15～5.35GHz/5.725～5.825GHz與超寬帶天線通信的6～8.5GHz的工作頻段）。另外，“物聯(lián)網(wǎng)”和未來無線通信還將往更高的工作頻段上演化，為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，未來的微波集成電路必然采用平衡的差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)取代非平衡的單端驅(qū)動結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于解決天線阻抗帶寬、體積、方向性、對稱性和通用性問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、具有多頻的寬帶/超寬帶組合特性、便于制作實現(xiàn)和集成的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線。為“物聯(lián)網(wǎng)”中的天線開發(fā)提供技術(shù)儲備。

本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線，包括介質(zhì)基板、分別印刷設(shè)置在介質(zhì)基板正反兩面的底層輻射單元、頂層輻射單元；

所述底層輻射單元與頂層輻射單元的結(jié)構(gòu)、尺寸相同，并且相對于介質(zhì)基板反對稱排布；所述底層輻射單元由印刷設(shè)置在介質(zhì)基板底層同一平面的底層調(diào)諧枝節(jié)、底層振子單元、底層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)和底層漸變槽線單元構(gòu)成，其中，底層調(diào)諧枝節(jié)分別與底層漸變槽線單元、底層振子單元相連，所述底層振子單元與底層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)相連；所述頂層輻射單元由印刷設(shè)置在介質(zhì)基板頂層同一平面的頂層調(diào)諧枝節(jié)、頂層振子單元、頂層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)和頂層漸變槽線單元構(gòu)成，其中，頂層調(diào)諧枝節(jié)分別與頂層漸變槽線單元、頂層振子單元相連，所述頂層振子單元與頂層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)相連。

作為本發(fā)明的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線的進(jìn)一步優(yōu)化方案：所述底層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)和頂層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)是多段階躍漸變結(jié)構(gòu)，階數(shù)為8～12個。

作為本發(fā)明的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線的進(jìn)一步優(yōu)化方案：所述底層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)和頂層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的每段階躍漸變結(jié)構(gòu)的高度為0.2～1.2毫米，寬度為0.1～0.2毫米。

作為本發(fā)明的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線的進(jìn)一步優(yōu)化方案：所述底層振子單元與頂層振子單元均分別具有振子傾角結(jié)構(gòu)，所述振子傾角結(jié)構(gòu)的范圍為30～90度。

作為本發(fā)明的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線的進(jìn)一步優(yōu)化方案：所述底層漸變槽線單元與頂層漸變槽線單元均分別具有槽線水平傾角結(jié)構(gòu)和槽線垂直傾角結(jié)構(gòu)，所述槽線水平傾角結(jié)構(gòu)和槽線垂直傾角結(jié)構(gòu)的范圍都為0～90度。

作為本發(fā)明的鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)的組合雙頻寬帶天線的進(jìn)一步優(yōu)化方案：所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)范圍為2～20。

本發(fā)明采用以上技術(shù)手段與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：

本發(fā)明的天線可使低頻段的阻抗帶寬顯著增加120%，高頻段的阻抗帶寬增加約40%；結(jié)構(gòu)完全對稱，制作工藝簡單；便于與差分驅(qū)動的射頻前端電路集成在一起；體積小巧、成本低廉。

附圖說明

圖1是天線結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖2是天線結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。

圖3是底層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)（71）和頂層鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)（81）的放大圖。

圖4是利用IE3D軟件計算的天線反射系數(shù)特性。

圖5是有鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)（71/81）和傾角結(jié)構(gòu)（4/5/6）與沒有相關(guān)結(jié)構(gòu)的天線在低頻段的反射系數(shù)特性的比較。

圖6是有鋸齒狀饋電結(jié)構(gòu)（71/81）和傾角結(jié)構(gòu)（4/5/6）與沒有相關(guān)結(jié)構(gòu)的天線在高頻段的反射系數(shù)特性的比較。

圖7是利用IE3D軟件計算的天線方向圖。

圖8是利用IE3D軟件計算的天線增益曲線。