[發明專利]同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線

在審

• 申請號: 201610218867.3
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105742820A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 趙洪新;蘇長江;殷曉星
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08;H01Q1/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種槽縫天線，尤其是一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線。

背景技術

槽縫天線是振子天線的對偶天線，有著廣泛的應用。但是，普通的槽縫天線不僅輻射槽縫本身的長度要有二分之一波長，而且輻射槽縫周圍還需要較大的金屬地面積，通常金屬地的長度比槽縫的長度大二分之一波長，金屬地的寬度比槽縫的寬度大二分之一波長。多極化MIMO可以有效的提高頻譜效率和信道容量，為了將MIMO技術可以應用到體積小的終端，需要把不同極化的天線共址放置。較大的金屬地會對天線的輻射產生遮擋效應，使得槽縫天線不適合共址多輸入多輸出(MIMO)應用，特別是用作多極化天線使用時，大的金屬地將導致天線的交叉極化變差、天線端口之間的隔離變差，這些都將導致頻譜效率和信道容量的下降。同時槽縫的阻抗很大，還使得槽縫天線饋電傳輸線的阻抗匹配比較困難。同時現代通信的發展還要求天線可以多頻帶工作、并且兩個頻帶可以分別調節。

發明內容

技術問題:本發明的目的是提出一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線，該天線不僅可以有多個工作頻帶，而且多個頻帶可以分別調節；該天線可以減小輻射槽縫的長度和金屬地的面積，而且具有抑制交叉極化、改善隔離、減小遮擋的作用。

技術方案：本發明的同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線包括三個相互垂直放置的單極化的電容加載階躍阻抗天線；每個單極化的電容加載階躍阻抗天線包括介質基板、設置在介質基板上的金屬地和輻射槽縫、同軸饋線；介質基板的一面是金屬地，同軸饋線的外導體與金屬地相貼連接；金屬地上有輻射槽縫，輻射槽縫的形狀是矩形，輻射槽縫位于金屬地的中心；輻射槽縫的一端短路，另一端開路；在輻射槽縫靠近開路端部分，有數個電容并聯跨接在輻射槽縫的兩個邊緣，使得輻射槽縫靠近開路端部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫；輻射槽縫的其余部分是高阻槽縫，高阻槽縫和低阻槽縫一起構成階躍阻抗輻射槽縫，產生一個頻率較低的低頻工作頻帶和一個頻率較高的高頻工作頻帶；金屬化過孔穿越介質基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質基板的另一面；同軸饋線的一端是天線的端口，同軸饋線另一端的內導體跨過高阻槽縫，在高阻槽縫的邊緣，與金屬地連接。

改變介質基板的厚度、磁導率和介電常數，可以改變高阻槽縫和低阻槽縫的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫的高低阻抗比，進而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。

改變低阻槽縫的長度、低阻槽縫在輻射槽縫中的位置，可以調節輻射槽縫的電長度，以實現不同程度的天線小型化，還可以改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。

改變加載電容的數量、容值和間距，可以調節低阻槽縫的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫的高低阻抗比，進而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。

改變輻射槽縫的寬度，可以調節低阻槽縫和高阻槽縫的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫的高低阻抗比，進而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。

電容并聯加載到輻射槽縫的兩個邊緣，不僅使得槽縫傳輸線的特性阻抗降低至易于與饋電傳輸線匹配額，而且還降低了槽縫傳輸線的相速，使得半波長輻射槽縫的長度減小，實現輻射槽縫進而天線的小型化。同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率主要由輻射槽縫的諧振頻率確定，但是金屬地的尺寸、同軸饋線內導體與輻射槽縫連接的位置也可以對天線的工作頻率和匹配程度進行調節。由于輻射槽縫既有低阻槽縫又有高阻槽縫，構成了階躍阻抗的輻射槽縫，不僅使得天線小型化，減小了交叉極化，也減小了金屬地的尺寸，改善隔離和降低了金屬地的遮擋效應，而且還可以使得天線有多個工作頻帶，而且改變低阻槽縫與高阻槽縫的相對長度和阻抗，可以分別調整兩個工作頻帶的位置。由于輻射槽縫3是四分之一波長的諧振結構，比通常兩端短路的二分之一波長的輻射槽縫長度要小一半，因此天線的整體尺寸也相應減少，遮擋效應進一步降低。

有益效果：本發明的同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線的有益效果是，該天線可以減小整個天線的電尺寸、實現小型化，同時該天線不僅可以有多個頻帶，而且多個頻帶可以分別調節，還具有抑制天線的交叉極化、改善端口之間隔離，和減少金屬地的遮擋的作用。

附圖說明

圖1為同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線整體結構示意圖。

圖2為同軸饋電電容加載階躍阻抗的三極化半槽天線中單極化的電容加載階躍阻抗天線的結構示意圖。