[實用新型]一種基于互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寬帶低剖面微帶貼片天線

有效

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• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN203826554U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐明春;郭李;譚曉衡;曾孝平
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 江雪

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及到天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寬帶低剖面微帶貼片天線。

背景技術(shù)

微帶貼片天線是一種極有吸引力的天線類型，它具有成本低、重量輕、共形特征以及易于大規(guī)模生產(chǎn)的突出優(yōu)點。然而，在應(yīng)用中微帶貼片天線最主要的障礙是極為有限的工作帶寬。典型的微帶貼片天線的阻抗帶寬只有百分之幾量級。因此，許多研究工作都集中于如何擴(kuò)展微帶貼片天線的頻率帶寬的技術(shù)上。比如目前較為流行的分層貼片技術(shù)、孔徑耦合技術(shù)、E型貼片技術(shù)等。但是為了獲得超過百分之二十的分?jǐn)?shù)阻抗帶寬，以上技術(shù)均需要較厚的介質(zhì)基片或者空氣層，從而增加了天線的剖面高度，嚴(yán)重影響天線的共形與集成性能。對新型電磁特異材料的研究為低剖面微帶天線寬帶化提供了新的解決方案。目前國際上利用特異材料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微帶天線的寬帶化的方式主要有兩類：一類是在天線上加載特異材料單元結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與輻射貼片基模頻率相近的諧振，從而擴(kuò)展天線工作頻帶；另一類是在天線的底部腐蝕周期性的磁性特異材料結(jié)構(gòu)，降低天線的Q值，從而達(dá)到擴(kuò)展阻抗帶寬的目的。但是，在輻射貼片上加載特異材料單元將明顯降低天線的輻射效率和增益；同時，在底部腐蝕特異材料結(jié)構(gòu)將不可避免的增強(qiáng)后向輻射，降低輻射能量的前后比。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種基于裂口諧振環(huán)的寬頻帶低剖面微帶天線，它利用兩層薄介質(zhì)基片，并在兩層介質(zhì)基片間設(shè)置有特異材料單元的寄生貼片，從而保證天線在低剖面的前提下，獲得寬頻帶工作性能。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種基于互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寬帶低剖面微帶貼片天線，包括輻射部分、寄生部分、介質(zhì)基板、接地板和饋線，所述輻射部分包括金屬輻射貼片，所述金屬輻射貼片為一特殊對稱結(jié)構(gòu)金屬片，通過在矩形金屬片的一側(cè)外凸、另一側(cè)內(nèi)凹而形成；

所述寄生部分包括矩形結(jié)構(gòu)的金屬寄生貼片和互補(bǔ)裂口諧振環(huán)，且在金屬寄生貼片上設(shè)置有圓孔，所述互補(bǔ)裂口諧振環(huán)包圍圓孔設(shè)置在金屬寄生貼片上；且所述互補(bǔ)裂口諧振環(huán)與圓孔的圓心均處于金屬寄生貼片的對稱線上；

所述介質(zhì)基板為等厚的兩層結(jié)構(gòu)，上層位于金屬輻射貼片與金屬寄生貼片之間；下層位于金屬寄生貼片與接地板之間；所述接地板設(shè)置在介質(zhì)基板的正下方；

所述饋線包括內(nèi)芯線和屏蔽層，其中饋線上端裸露的內(nèi)芯線穿過接地板、下層介質(zhì)基板、圓孔和上層介質(zhì)基板后與金屬輻射貼片連接。

進(jìn)一步的，所述金屬輻射貼片、金屬寄生貼片、接地板的厚度均為0.01mm～0.05mm。

進(jìn)一步的，所述金屬輻射貼片的外凸和內(nèi)凹部分均為矩形。

進(jìn)一步的，所述金屬輻射貼片的矩形部分的長L1為13mm～15mm，寬W1為12mm～14mm；且外凸矩形的長L2為2mm～2.5mm，寬W2為5mm～7mm；內(nèi)凹矩形的長L3為0.5mm～1.5mm和寬W4為4mm～6mm。

進(jìn)一步的，所述金屬寄生貼片的長L4為16mm～18mm和寬W5為14mm～15mm。

進(jìn)一步的，所述互補(bǔ)裂口諧振環(huán)外環(huán)半徑R1為5mm～6mm，內(nèi)環(huán)半徑R2為3mm～3.5mm，裂口角度θ為30°～60°，且所述圓孔的半徑R3為1mm～1.5mm。

進(jìn)一步的，所述圓孔的圓心到金屬寄生貼片寬邊的距離L5為6mm～6.5mm；互補(bǔ)裂口諧振環(huán)到金屬寄生貼片寬邊的距離L6為8mm～9mm。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板的厚度H1為3mm～4mm；其相對介電常數(shù)ε_r在4～5之間。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型一種基于裂口諧振環(huán)的寬頻帶低剖面微帶天線具有以下的顯著優(yōu)點：通過在輻射片與接地板間設(shè)置有互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寄生貼片，使天線在原有工作模式的基模頻點附近產(chǎn)生了兩個工作模式，將天線的阻抗帶寬提高了約四倍，并具有良好的阻抗匹配、輻射效率和邊射峰值增益。

并且，相對于現(xiàn)階段的微帶貼片天線各種加載形式，設(shè)有互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寄生貼片不僅具有顯著的阻抗帶寬擴(kuò)展優(yōu)勢，而且沒有嚴(yán)重犧牲天線的結(jié)構(gòu)指標(biāo)和性能，包括：1)沒有增加天線的剖面高度；2)沒有明顯降低微帶貼片天線的輻射性能，比如輻射能量前后比和峰值增益。該天線形式簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、易于集成，可使其應(yīng)用于多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(jī)等，且具有價格低廉、易于大規(guī)模批量生產(chǎn)的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本實用新型一種基于互補(bǔ)裂口諧振環(huán)的寬帶低剖面微帶貼片天線的整體示意圖；