[發明專利]一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線

有效

• 申請號: 201410205660.3
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103943956A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 唐明春;于彥濤;陳世勇;曾浩;馮文江
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/04;H01Q13/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 江雪

技術領域

本發明涉及到天線技術領域，尤其涉及一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線。

背景技術

近年來，伴隨著無線通信技術的不斷發展，人們對射頻前端的天線設計要求不斷地提高。微帶天線由于制作成本低、重量輕、機械性能高、易于與其它元件共形等優勢，受到天線工程師的青睞。微帶天線的小型化設計一直是業界不斷追求的目標。一般地，對于傳統的微帶天線，人們通常采用加載集總元件、開槽、曲流等有效手段實現天線的小型化。但這些技術在實現天線小型化的同時，嚴重限制了天線的帶寬、效率以及增益等輻射性能。新型電磁特異材料結構的研究為小型化天線的設計方案開辟了新的途徑。國際上利用特異材料結構設計小型化天線的方法主要有以下兩類：基于特異材料諧振理論的小型化天線與基于特異材料傳輸線理論的小型化天線。特別是依據諧振理論設計小型化天線，天線能在不需要任何匹配電路的情況下，直接與50歐姆的信號源產生良好匹配，并具有較高的輻射效率。但是，現有的此類小型化天線大多只能在一個非常窄的頻段工作，且為立體結構，不易于集成化設計。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線，它是基于特異材料諧振理論設計小型化天線，具有較高輻射效率、增益，并且結構簡單、緊湊、生產成本低廉的優點。

一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線，包括輻射部分、介質基板、接地板和饋線，所述輻射部分包含金屬裂口諧振環和金屬輻射貼片，且均設置在介質基板之上；所述金屬裂口諧振環無接觸地包圍金屬輻射貼片，所述金屬輻射貼片的中心設置在金屬裂口諧振環的對稱線上且不在其圓心處；所述接地板與介質基板有間隔地平行設置于介質基板正下方；所述饋線包括內芯線和屏蔽層，且饋線上端裸露的內芯線穿過接地層和介質基板與金屬輻射貼片連接。

進一步的，所述金屬裂口諧振環與金屬輻射貼片厚度均為0.01mm～0.05mm。

進一步的，所述接地板為圓形，且其圓心與金屬裂口諧振環圓心位于同一縱向軸線上。

進一步的，所述接地板的半徑R1為40mm～50mm，其厚度為0.5mm～1mm。

進一步的，所述金屬諧振裂口環的外環半徑R2為30mm～35mm，內環半徑R3為25mm～30mm，裂口寬度W1為3mm～5mm。

進一步的，所述金屬輻射貼片為圓形，其半徑R4為15mm～20mm，且其圓心與金屬裂口諧振環圓心的距離為1mm～2mm。

進一步的，所述介質基板為圓形，其半徑與金屬裂口諧振環的外環半徑相同，且與金屬裂口諧振環共圓心。

進一步的，所述介質基板上表面為金屬，下表面為非金屬，且其介電常數ε_r為2.2～3.5。

進一步的，所述接地板底部以上部分的剖面厚度H為3mm～4mm。

相較于現有技術，本發明基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線具有以下的顯著優點：通過在輻射面增加了一個特異材料諧振器單元裂口諧振環，從而產生了一個低于約傳統微帶天線三分之一頻點處的附加諧振頻率，并具有良好的阻抗匹配、輻射效率和邊射峰值增益；因此可以使得在復雜的無線通信系統終端收集無線能量具有較高的信噪比、減弱相應的傳輸損耗。

且相對于現階段的普通加載，裂口諧振器的加載并沒有降低微帶天線的工作帶寬和輻射效率指標，反而由于裂口環諧振器的第三階高次模諧振，明顯擴展了微帶天線原有的阻抗帶寬，其輻射方向圖保持穩定性。由于該天線簡單、緊湊的結構優勢，不但可使其應用于各種有限的低尺寸安裝平臺，如無線傳感器、超薄筆記本、智能手機等，且具有低廉的大規模批量生產成本。

附圖說明

圖1是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線的整體示意圖；

圖2是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線的俯視圖；

圖3是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線的側視圖；

圖4是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線的頻率與反射損耗|S₁₁|關系圖；

圖5是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線在低頻段中心頻點的E面與H面的歸一化輻射方向圖；

圖6是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線在高頻段第一個中心頻點的E面與H面的歸一化輻射方向圖；

圖7是本發明一種基于裂口諧振環的雙頻帶小型化微帶天線在高頻段第二個中心頻點的E面與H面的歸一化輻射方向圖；