[發(fā)明專(zhuān)利]超寬帶定向天線(xiàn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410100444.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103825091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志欽;吳江牛;宋健;馬坤;但庚元;補(bǔ)翔宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/38
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信電子領(lǐng)域，涉及一種印刷天線(xiàn)，特別是一種超寬帶定向天線(xiàn)。

背景技術(shù)

在目前的通信領(lǐng)域內(nèi)，天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。在各類(lèi)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，天線(xiàn)作為核心部件，其主要用途是在特定的方向上高效率的輻射和接收電磁波信號(hào)。

隨著無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)其中的重要組成成分之一的天線(xiàn)也提出了更高的要求，使之比傳統(tǒng)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性，主要表現(xiàn)在：1）、天線(xiàn)除了需要具有超寬的工作頻帶還要能夠保持尺寸的緊湊，重量的輕薄，并且易于與平面大規(guī)模電路集成。2）、為解決現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的電磁兼容問(wèn)題，定向輻射天線(xiàn)將是一種較好的解決手段。超寬帶定向天線(xiàn)不僅需要滿(mǎn)足阻抗帶寬、天線(xiàn)尺寸和加工成本等基本要求，在其工作帶寬內(nèi)天線(xiàn)的增益和方向圖特性也應(yīng)盡量保持穩(wěn)定，這使得寬頻帶、高增益、定向輻射的天線(xiàn)成為目前研究的熱點(diǎn)課題之一。

在軍事領(lǐng)域，隨著通信、雷達(dá)、導(dǎo)航和電子戰(zhàn)等系統(tǒng)的日益復(fù)雜，載體平臺(tái)上的天線(xiàn)越來(lái)越多，電磁兼容問(wèn)題異常突出，成為限制載體性能的主要瓶頸之一。為了有效地減少載體平臺(tái)的天線(xiàn)數(shù)量,?用一副高性能的天線(xiàn)代替多副天線(xiàn)的通信、雷達(dá)、導(dǎo)航和電子戰(zhàn)的功能成為未來(lái)機(jī)載天線(xiàn)的主要發(fā)展方向。天線(xiàn)定向輻射是解決電磁兼容問(wèn)題的有效手段之一，這就要求天線(xiàn)具有多個(gè)倍頻程的工作帶寬的同時(shí)，還要求天線(xiàn)的方向圖在其工作頻帶內(nèi)應(yīng)具有定向輻射的恒定波束，天線(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸也應(yīng)盡量小巧。

在現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)天線(xiàn)寬帶定向輻射特性的技術(shù)中，主要采用寬帶定向輻射的天線(xiàn)，如喇叭天線(xiàn)，對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)，漸變結(jié)構(gòu)的天線(xiàn)。雖然這些天線(xiàn)都可實(shí)現(xiàn)寬頻帶定向工作的能力，但是天線(xiàn)的尺寸較大，而且實(shí)現(xiàn)寬頻帶的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，參數(shù)之間的影響較大，設(shè)計(jì)不夠靈活。由于平面結(jié)構(gòu)的天線(xiàn)易于設(shè)計(jì)和加工，因此，平面印刷天線(xiàn)成為天線(xiàn)設(shè)計(jì)的首選形式。同時(shí)，在同一平面實(shí)現(xiàn)寬帶天線(xiàn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，參數(shù)天線(xiàn)易于調(diào)節(jié)是設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)目的。

八木天線(xiàn)是一種定向性很好的天線(xiàn)，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)的八木天線(xiàn)的帶寬較窄，并且八木天線(xiàn)是屬于諧振天線(xiàn)，對(duì)時(shí)域的波形有較大的色散。平面印刷技術(shù)可以有效的展寬八木天線(xiàn)的帶寬，但是展寬的天線(xiàn)帶寬仍然有限。并且平面印刷八木天線(xiàn)需要較大的地板作為反射器來(lái)提高定向輻射特性。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)印刷得到的八木天線(xiàn)帶寬有限的問(wèn)題，輻射焦點(diǎn)定向性差的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開(kāi)了一種超寬帶定向天線(xiàn)。

本發(fā)明所述超寬帶定向天線(xiàn)，由介質(zhì)基板和印刷在介質(zhì)基板上的輻射單元、饋電網(wǎng)絡(luò)和地板組成，還包括位于地板上的微帶槽線(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；所述輻射單元包括一印刷偶極子，所述印刷偶極子由軸對(duì)稱(chēng)分布的第一振臂和第二振臂組成，所述饋電網(wǎng)絡(luò)由軸對(duì)稱(chēng)分布的第一帶線(xiàn)和第二帶線(xiàn)組成，所述印刷偶極子和饋電網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱(chēng)軸重合，所述第一帶線(xiàn)和第二帶線(xiàn)均由直帶線(xiàn)和連接在直帶線(xiàn)一端的地板連接帶線(xiàn)組成，所述直帶線(xiàn)的另一端連接印刷偶極子的一個(gè)振臂的內(nèi)側(cè)末端，所述地板連接帶線(xiàn)另一端連接地板，第一帶線(xiàn)與第二帶線(xiàn)的直帶線(xiàn)相互平行，所述微帶槽線(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的槽線(xiàn)起點(diǎn)位于兩個(gè)地板連接帶線(xiàn)與地板的連接點(diǎn)之間。

具體的，所述輻射單元由印刷偶極子和無(wú)源振子組成，所述印刷偶極子的第一振臂和第二振臂位于同一平面上，且均平行于無(wú)源振子。

優(yōu)選的，所述地板連接帶線(xiàn)為弧形帶線(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述弧形帶線(xiàn)為圓心角90度的四分之一圓弧，圓弧的兩個(gè)端點(diǎn)分別連接直帶線(xiàn)和地板，與直帶線(xiàn)連接的端點(diǎn)處圓弧切線(xiàn)走向與直帶線(xiàn)走向平行。

優(yōu)選的，所述微帶槽線(xiàn)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)由微帶饋線(xiàn)和槽線(xiàn)組成，所述微帶饋線(xiàn)和槽線(xiàn)在末端耦合連接，且微帶饋線(xiàn)和槽線(xiàn)在耦合點(diǎn)的走向互相垂直。

進(jìn)一步的，所述微帶饋線(xiàn)末端具有微帶匹配扇形圓片，所述槽線(xiàn)末端具有槽線(xiàn)匹配扇形圓孔，所述微帶匹配扇形圓片和槽線(xiàn)匹配扇形圓孔中軸線(xiàn)互相垂直，且所述微帶匹配扇形圓片和槽線(xiàn)匹配扇形圓孔的圓心角均為90度。

進(jìn)一步的，所述微帶饋線(xiàn)的寬度從起點(diǎn)到末端逐漸遞減。

本發(fā)明所述的超寬帶定向天線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小巧，并且同時(shí)具有寬頻帶特性，高增益和較好定向輻射能力。該天線(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕、易于加工，適用于通訊、電子導(dǎo)航等小型設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述超寬帶定向天線(xiàn)的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明小型超寬帶定向天線(xiàn)工作帶寬的仿真和測(cè)試結(jié)果；

圖3是本發(fā)明小型超寬帶定向天線(xiàn)增益的仿真和測(cè)試結(jié)果；

圖4是本發(fā)明天線(xiàn)在5GHz的仿真和測(cè)試輻射方向圖；