[發明專利]一種雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線

在審

• 申請號: 201410759823.2
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104505586A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 楊雪霞;沈龍;陸佳駿;于英杰;雷經緯
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q21/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線，屬于無線通信、無線能量傳輸、無線傳感器等領域中具有雙頻工作特性的天線范疇。

背景技術

當今無線技術飛速發展，新的無線技術不斷出現，所使用的無線頻段也不斷地在更新。無線通信、無線能量傳輸以及無線傳感器等技術都對所使用的天線的工作頻段提出了更高的要求，單一頻段的天線已大大限制了無線系統技術的發展，這就要求天線至少能實現雙頻工作，以滿足無線設備發展的要求。

微帶縫隙天線因其結構簡單，剖面低，重量輕，便于加工以及易于與金屬導體直接集成等優點得到了廣泛的應用，其相較于微帶貼片天線有較寬的帶寬。微帶縫隙天線可以通過多個輻射縫隙單元的組合來實現多頻特性。另外同時采用縫隙和多支節饋電結構，通過合理設計天線的饋電網絡，也能實現多頻天線的設計。

發明內容

本發明針對目前主流無線通信系統所使用的兩個頻段：1.8GHz、2.4GHz，提供一種雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線，使其在兩個頻段上都能實現較好的阻抗匹配，擁有較大的阻抗帶寬，同時對輻射單元進行組陣，使其具有較高的增益，可用于無線通信、無線能量傳輸、無線傳感器等多個領域。

為達到上述目的，本發明的構思是：

本天線共分三層，上層為微帶雙三角縫隙輻射結構，中間層是介質板層，介質板層背面即下層為饋電結構。天線采用微帶線耦合形式饋電，通過微帶雙三角縫隙單元輻射能量，雙三角縫隙單元由兩個三角環縫隙組合而成，它們由在一塊金屬導體平面上開槽得到。雙三角縫隙單元中特定縫隙的長短決定了天線的兩個工作頻段，饋線的長短對天線的匹配有較大的影響。通過合理調節這些參數，使天線在兩個工作頻段上都能獲得較好的阻抗匹配。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線，包括上層的微帶雙三角縫隙陣列輻射結構、中間層的介質基板和下層的饋電結構，所述上層的微帶雙三角縫隙陣列輻射結構為在一塊金屬導體面上添加縫隙結構，輻射單元是微帶雙三角縫隙結構，并將輻射單元進行1×2組陣；所述下層饋電結構包括一個微帶T型枝節功分器和兩段微帶饋線，所述微帶T型枝節功分器和微帶饋線的長度和寬度用來調節輸入阻抗，實現阻抗匹配，所述微帶T型枝節功分器的輸入端口接SMA接頭，實現天線匹配。

所述微帶雙三角縫隙結構為組合在一起的兩個三角環縫隙，其特定縫隙的長度主要影響天線的兩個諧振頻點，最終實現天線工作在1.8GHz和2.4GHz這兩個主流無線通信系統使用的頻段上。

所述的上層陣列輻射結構和下層饋電結構需要用導電性較好的金屬材料，如金、銀或銅。

本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

本發明的輻射單元采用微帶雙三角縫隙結構，與一般的微帶縫隙結構相比，它更容易實現雙頻工作的性能，且兩個工作頻點由不同的三角縫隙幾何參數進行控制，便于調節，這使得天線的設計復雜度降低，同時也增加了雙頻天線工作的可靠性。對輻射單元進行1×2組陣，使得天線增益大大提高。饋電結構只包括微帶T型功分器和微帶饋線，結構簡單，通過調節各段微帶線的長度和寬度可方便地實現阻抗匹配，便于設計。本發明天線工作在1.8GHz和2.4GHz這兩個主流無線通信系統使用的頻段上，1.8GHz適用于DCS1800標準，2.4GHz適用于802.11b協議，這使得本發明具有較高的實用性。本發明所采用的材料及工藝成本都非常低廉，適合大規模生產，饋電簡單、低剖面和結構穩固的特點，使本發明具有很大的工程應用前景。

附圖說明

圖1?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線結構的正視圖。

圖2?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線結構的后視圖。

圖3?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線所用介質板層示意圖。

圖4?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線的S參數圖。

圖5?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線工作在1.8GHz和2.4GHz時的輻射方向圖。

圖6?是本發明新型雙頻平面印刷三角縫隙陣列天線的增益圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選實施例作詳細說明：