CN106450726A - 一种宽带开槽端射微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带开槽端射微带天线，介质板下表面由接地金属板覆盖，介质板上表面由金属矩形贴片覆盖，介质板的上表面还覆盖有微带金属线，所述微带金属线设置于介质板的两个短边中点的连线上，所述金属矩形贴片开设有若干槽，金属矩形贴片的槽均与介质板的短边平行且关于微带金属线对称，金属矩形贴片的槽的长度从介质板的上短边到下短边方向依次递减，介质板的上短边中点处设置有与微带金属线电连接的馈电接头，介质板的下短边中点处设置有与微带金属线电连接的负载接头。通过在上表面开特殊结构的槽使天线具有端射的特点，同时类似于共面波导的结构使天线具有较大的带宽。本天线辐射部分使用贴片，具有剖面低和易共面等小型化优势，在单层板上即可实现。

Description

一种宽带开槽端射微带天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种宽带开槽端射微带天线。

背景技术

通信技术的发展使人类社会进入现代信息化社会，信息交换越来越频繁，交流的渠道也多种多样，各种电子通信设备呈爆发性出现，对通信质量的要求也变得越来越高。天线作为信号传递和能量转换的关键性部件，是信号在不同媒介中传输的前哨站，其性能优良直接影响通信的质量。宽带端射天线是近年来的研究热点，因其把辐射特性和宽带特性结合于一体形成性能优异的天线备受关注。

辐射方向图是天线重要的远场参数之一。为了满足某种特定环境下的工作需要，要求天线的辐射具有一定的定向作用，使天线辐射出去的绝大部分能量可以在某一固定的方向上。其中，最典型的具有定向作用的天线为Yagi—Uda天线。以Yagi—Uda所设计的天线在结构上都具有一定的相似性，在性能上都会满足不同程度上的端射的特性，在结构上与Yagi天线相似的可称为Quasi Yagi天线。此外，定向辐射的天线具有较强的抗干扰特性。

工作带宽是天线决定性的电参数之一。当天线辐射或者接受无线电波时，要考虑到该电波的频段与天线的工作频段的对应关系，因为带宽决定了天线可以接收或辐射电磁波的频率范围。通常，天线的带宽决定着整个天线的性能基础。对于天线工作带宽可用电压驻波比VSWR和回波损耗S11进行描述。首先，电压驻波比指驻波波腹电压与波节电压幅度之比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。其次，回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。现有存在着微带贴片天线带宽过窄的问题。

发明内容

本发明克服微带贴片天线带宽过窄的问题，提供了一种在较大的频带范围内具有端射特性的工作特性的宽带开槽端射微带天线。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种宽带开槽端射微带天线，包括介质板，所述介质板为矩形介质板，其下表面由接地金属板覆盖，其上表面由金属矩形贴片覆盖，介质板的上表面还覆盖有微带金属线，所述微带金属线设置于介质板的两个短边中点的连线上，所述金属矩形贴片开设有若干槽，金属矩形贴片的槽均与介质板的短边平行且关于微带金属线对称，金属矩形贴片的槽的长度从介质板的上短边到下短边方向依次递减，介质板的上短边中点处设置有与微带金属线电连接的馈电接头，介质板的下短边中点处设置有与微带金属线电连接的负载接头。

在一种优选的方案中，金属矩形贴片的槽的宽度相等，且相邻槽的槽间间距相等。

在一种优选的方案中，从介质板的上短边到下短边方向，金属矩形贴片的槽的长度呈等量递减或指数型递减或者长度相同。

在一种优选的方案中，所述介质板的介电常数为1.2，厚度为2.2mm。

在一种优选的方案中，所述金属矩形贴片的金属为铜。

在一种优选的方案中，介质板的下表面与接地金属板完全贴合。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提供一种宽带开槽端射微带天线，采用类似于Quasi Yagi的结构，使天线的辐射方向沿着输入端至负载端的方向形成端射特性。类似地，通过采用类似于共面波导结构，扩大天线的工作带宽，二者结合，实现了在较大工作范围下的定向特性。本发明通过在上表面开特殊结构的槽使天线具有端射的特点，同时类似于共面波导的结构使天线具有较大的带宽。本天线主辐射部分全部使用贴片，具有剖面低，尺寸小，易共面等小型化优势，在单层板上即可实现结构的构建，其构简单易、易于实现、控制简单，最重要的是可变性强，可以产生多种衍生产品，实现性能优化，例如：增大端射的增益。

附图说明

图1为本发明所述天线的正面示意图。

图2为本发明所述天线的背面示意图。

图3为本发明所述天线的侧面示意图。

图4为本发明所述天线仿真模型的S11参数图。

图5为本发明所述天线仿真模型的增益图曲线。

图6为本发明所述天线仿真模型在10GHz的E面(YOZ平面)增益图。

图7为本发明所述天线仿真模型在10GHz的3D辐射方向图。

其中：1-微带金属线、2-金属矩形贴片、3-介质板、4-接地金属板、5-馈电接头、6-负载接头。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1-3所示，一种宽带开槽端射微带天线，包括介质板3，所述介质板3为矩形介质板3，其下表面由接地金属板4覆盖，其上表面由金属矩形贴片2覆盖，介质板3的上表面还覆盖有微带金属线1，所述微带金属线1设置于介质板3的两个短边中点的连线上，所述金属矩形贴片2开设有若干槽，金属矩形贴片2的槽均与介质板3的短边平行且关于微带金属线1对称，金属矩形贴片2的槽的长度从介质板3的上短边到下短边方向依次递减，介质板3的上短边中点处设置有与微带金属线1电连接的馈电接头5，介质板3的下短边中点处设置有与微带金属线1电连接的负载接头6。

在具体实施过程中，金属矩形贴片2的槽的宽度相等，且相邻槽的槽间间距相等。

在具体实施过程中，从介质板3的上短边到下短边方向，金属矩形贴片2的槽的长度呈等量递减或指数型递减或者长度相同。

在具体实施过程中，所述介质板3的介电常数为1.2，厚度为2.2mm。

在具体实施过程中，所述金属矩形贴片2的金属为铜。

在具体实施过程中，介质板3的下表面与接地金属板4完全贴合。

在本发明中，所述天线为侧馈天线，其馈电点位于微带金属线1短边的中心处。所述馈电点通过馈电接头5连接微带线。本天线的工作频带介于8.03GHz到12.53GHz。

在本发明中，介质板3的尺寸为515mm×50mm；微带金属线1的尺寸为50mm×1mm，产生的3D辐射方向图近似于“枪口”形状，即在水平方向上具有端射效果。

利用电磁仿真软件Ansoft HFSS对本发明天线进行建模和仿真。得到发明所述的天线仿真的S11参数如图4所示，天线小于-10dB阻抗带宽从8.03GHz～12.53GHz，相对带宽约为43.77％。从图5、图6的增益图可以看出，在靠近水平方向上，增益明显增大，而前后比大约为16.8db，符合端射特性。理论上得到的方向图应如“炮弹”，但由于介质基板长度的限制和贴片辐射的损耗，在铅锤平面上出现了旁瓣。图7为本发明所述天线仿真模型在10GHz的3D辐射方向图。

仿真结果表明，该端射平面天线性能优良，各方面参数均符合天线指标定义，其端射特性和大带宽在具体应用中具有突出优点。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种宽带开槽端射微带天线，包括介质板，其特征在于，所述介质板为矩形介质板，其下表面由接地金属板覆盖，其上表面由金属矩形贴片覆盖，介质板的上表面还覆盖有微带金属线，所述微带金属线设置于介质板的两个短边中点的连线上，所述金属矩形贴片开设有若干槽，金属矩形贴片的槽均与介质板的短边平行且关于微带金属线对称，金属矩形贴片的槽的长度从介质板的上短边到下短边方向依次递减，介质板的上短边中点处设置有与微带金属线电连接的馈电接头，介质板的下短边中点处设置有与微带金属线电连接的负载接头。

2.根据权利要求1所述的宽带开槽端射微带天线，其特征在于，金属矩形贴片的槽的宽度相等，且相邻槽的槽间间距相等。

3.根据权利要求1所述的宽带开槽端射微带天线，其特征在于，从介质板的上短边到下短边方向，金属矩形贴片的槽的长度呈等量递减或指数型递减或者长度相同。

4.根据权利要求1所述的宽带开槽端射微带天线，其特征在于，所述介质板的介电常数为1.2，厚度为2.2mm。

5.根据权利要求1所述的宽带开槽端射微带天线，其特征在于，所述金属矩形贴片的金属为铜。

6.根据权利要求1所述的宽带开槽端射微带天线，其特征在于，介质板的下表面与接地金属板完全贴合。