[發明專利]采用SPP結構的小型化高效率UHF頻段的低剖面寬帶天線

有效

• 申請號: 201710662832.3
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107681258B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 耿軍平;王棟;梁仙靈;金榮洪;朱衛仁;戚賀
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭國中;樊昕

本發明提供了一種采用SPP結構的小型化高效率UHF頻段的低剖面寬帶天線，應用于通信技術領域，包括：共面波導結構、SPP傳輸線結構、天線輻射結構、阻抗匹配結構、SMA接頭，天線形式為共面波導形式過渡到SPP模式；阻抗匹配結構置于末端以減小低頻段的電抗；共面波導結構、SPP傳輸線結構、天線輻射結構、阻抗匹配結構設置在天線的介質板結構上；天線饋電采用SMA接頭側饋方式對天線進行射頻激勵。本發明解決了現有的U段天線應用中的低增益問題。

技術領域

本發明涉及一種天線，具體地，涉及一種采用微波表面等離子體(簡稱SPP)結構的小型化高效率UHF頻段的低剖面寬帶天線。

背景技術

隨著現代通信技術的發展，人們對電子設備的要求越來越高，并且要求設備具有寬帶化共用化的功能，天線作為無線電系統中的重要組成部分，其小型化和寬帶化也越來越受到研究人員的重視。同時UHF頻段的天線工作波長大，使用常規的天線工作模式，天線尺寸較大，在有限的空間內很難實現寬帶等特性。另外由于微帶天線本身結構簡單，便于加工制作，使用方便等特點，越來越受到研究人員的重視，但是由于微帶天線本身結構的限制，使得其具有帶寬窄和增益低的特點，是研究人員需要解決的問題。

小型化寬帶天線的實現方式有很多，按照實現原理大致可以分為兩類：一是利用切角或刻縫隙槽來改變天線在該位置的阻抗或延長輻射天線的有效電流長度來達到小型化和寬帶的目的，經過一系列文獻的閱讀，發現這樣做只能在很有限的頻帶范圍內改善天線的性能；另一種是使用超材料結構或者超表面結構來實現小型化寬帶。經文獻檢索，Shiqiang Fu,Chanjuan Li等人2016年在IEEE Progress In Electromagnetic ResearchSymposium上發表的文章“Low-cost Single-fed Circularly Polarized Stacked PatchAntenna for UHF RFID Reader Applications”提出了一種U段寬帶貼片天線，但是從他的仿真結果看到，該天線的-10dB帶寬雖然10％左右，但是天線的工作尺寸相對波長較大。所以總體說來，到目前的研究為止，還沒有能同時實現高帶寬、高輻射效率和小尺寸的UHF段微帶天線，仍然需要深入的研究探索。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種采用SPP結構的小型化高效率UHF頻段的低剖面寬帶天線，解決了現有的U段天線應用中的低增益問題。

本發明所采用的技術方案如下：

一種采用SPP結構的小型化高效率UHF頻段的低剖面寬帶天線，包括共面波導結構、SPP傳輸線結構、天線輻射結構、阻抗匹配結構、SMA接頭；

天線形式為共面波導形式過渡到SPP模式；

阻抗匹配結構置于末端以減小低頻段的電抗；

天線共面波導結構、SPP傳輸線結構、天線輻射結構、阻抗匹配結構設置在低剖面介質板結構上；

SMA接頭通過側饋方式對天線進行射頻激勵。

優選地，該天線應用SPP理論下的波長縮短效應，可以有效的減小天線的工作波長，達到小型化的目的。

優選地，天線輻射結構采用雙側梳齒狀SPP結構，輻射結構包括一段梳齒狀SPP傳輸線，以及一端開口的缺口圓形梳齒狀SPP微帶線，共同構成天線輻射結構。

優選地，天線饋電采用SMA接頭側饋的形式。SMA接頭位于天線短邊一側。

優選地，天線饋電通過SMA接頭接一段共面波導傳輸微帶線的形式對天線進行饋電。

優選地，當電場通過共面波導微帶線后會進入一段梳齒漸變的過渡微帶線將波導傳輸模式變換為SPP模式下的電磁波。

優選地，末端阻抗匹配結構采用磁諧振結構的阻抗匹配形式。