[發明專利]寬帶印刷小型化對數周期天線

有效

• 申請號: 201410336579.9
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104092011A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 傅佳輝;孫權;崔健;呂博;陳晚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及超寬帶天線小型化技術。

背景技術

對數周期天線產生于20世紀50年代末，是根據“相似”概念構成的非頻變天線的一種類型，具有很好的寬頻特性，在寬帶無線傳輸中有著廣泛的應用。在微波波段，可以作為反射面天線或者透鏡天線的照射器、相控陣天線的輻射單元等；在超短波波段，可以作為全頻道的電視接收天線或應用于其它寬頻帶場合；在短波波段，它是目前唯一的能利用一副天線工作于整個短波波段并保持優良電性能的寬帶天線。隨著我們使用頻段的不斷增高，對數周期天線也越來越小，其帶來的好處就在于能夠通過印刷電路板的工藝完成對其的加工。同時我們也可以更加便捷對其進行形狀等結構特性的改進，以使之達到我所需要的小型化，寬頻帶的效果。一般的傳統對數周期天線及初期的印刷對數周期天線存在一些缺陷，主要問題是其尺寸過大，天線大小由最低工作頻率(波長最長)而決定。在此情況下印刷電路板尺寸較大，嚴重地限制了天線的應用空間。通常的分形方式能夠使天線尺寸縮減比例普遍小于30％，超過30％的分形情況加工將過于復雜。對于低頻段的振子而言，常見的“T”型結構會出現上下表面金屬重合的情況，從而導致嚴重的耦合，對天線特性產生極大破壞。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的對數周期天線尺寸過大，導致印刷電路板尺寸較大的問題，提供一種寬帶印刷小型化對數周期天線。

本發明所述的寬帶印刷小型化對數周期天線的饋線兩側共有14個陣子，其中一側的七個陣子從短陣子向長陣子方向依次為一號陣子至七號陣子，另一側的七個陣子從短陣子向長陣子方向依次為八號陣子至十四號陣子；

一號陣子、二號陣子、三號陣子、八號陣子、九號陣子和十號陣子均為“一”字形；

四號陣子、五號陣子、十一號陣子、十二號陣子和十三號陣子均為“T”形；

六號陣子、七號陣子和十四號陣子均為“山”字形。

本發明采用后饋形式的駐波結構，在輻射特征保持不變的情況下，通過對其尺寸進行優化，尺寸能夠減小50％以上，進而使得印刷電路板尺寸大大減小，增大了天線的應用空間。

附圖說明

圖1為實施方式一中的饋電結構原理圖；

圖2為實施方式一所述的寬帶印刷小型化對數周期天線的結構示意圖；

圖3為實施方式二中的“一”字形陣子的尺寸定義；

圖4為實施方式二中的“T”形陣子的尺寸定義；

圖5為實施方式二中的“山”字形陣子的尺寸定義；

圖6為實施方式二中的陣子間距的定義；

圖7為實施方式三中的七號陣子與漸變線的距離的定義；

圖8為實施方式二中，反射系數與頻率的關系的仿真結果；

圖9為實施方式二中，工作頻率為8GHz時，E面與H面的輻射特性；

圖10為實施方式二中，工作頻率為12GHz時，E面與H面的輻射特性；

圖11為實施方式二中，工作頻率為18GHz時，E面與H面的輻射特性。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和2說明本實施方式，本實施方式所述的寬帶印刷小型化對數周期天線，該對數周期天線的饋線兩側共有14個陣子，其中一側的七個陣子從短陣子向長陣子方向依次為一號陣子1至七號陣子7，另一側的七個陣子從短陣子向長陣子方向依次為八號陣子8至十四號陣子14；

一號陣子1、二號陣子2、三號陣子3、八號陣子8、九號陣子9和十號陣子10均為“一”字形；

四號陣子4、五號陣子5、十一號陣子111、十二號陣子12和十三號陣子13均為“T”形；

六號陣子6、七號陣子7和十四號陣子14均為“山”字形。

如圖1所示，為使饋電更加方便，本實施方式所述的寬帶印刷小型化對數周期天線采用后饋形式的駐波結構，而不采用一般對數周期天線使用的前饋行波結構。通過短路子中心饋電帶條15與頂面帶條連接，這樣中心饋電帶條與底面帶條共同構成一對平行的終端短路傳輸線。而中心饋電帶條與其底面金屬帶條開路，共同構成了終端開路的另一對傳輸線，由于終端短路時反射系數為-1，開路時為1，使得兩對傳輸線上傳輸的導行電磁波相位差180度，從而完成對同一位置上一對振子的對稱饋電。

為了增大尺寸縮減比例，本實施方式采用終端加載的方式。加載陣子選用“T”型結構和“山”字形結構，使用端電容效應來完成。為減小耦合，將“T”型結構末端加載過長的部分折回，形成“山”字形結構，仿真結果證明：折回與不折回的輻射效果差距不大，而互耦帶來的破壞則大大減小。