一種寬帶開槽端射微帶天線的製作方法

2023-05-21 16:28:36 2

本發明涉及天線技術領域，更具體地，涉及一種寬帶開槽端射微帶天線。

背景技術：

通信技術的發展使人類社會進入現代信息化社會，信息交換越來越頻繁，交流的渠道也多種多樣，各種電子通信設備呈爆發性出現，對通信質量的要求也變得越來越高。天線作為信號傳遞和能量轉換的關鍵性部件，是信號在不同媒介中傳輸的前哨站，其性能優良直接影響通信的質量。寬帶端射天線是近年來的研究熱點，因其把輻射特性和寬帶特性結合於一體形成性能優異的天線備受關注。

輻射方向圖是天線重要的遠場參數之一。為了滿足某種特定環境下的工作需要，要求天線的輻射具有一定的定向作用，使天線輻射出去的絕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線為Yagi—Uda天線。以Yagi—Uda所設計的天線在結構上都具有一定的相似性，在性能上都會滿足不同程度上的端射的特性，在結構上與Yagi天線相似的可稱為Quasi Yagi天線。此外，定向輻射的天線具有較強的抗幹擾特性。

工作帶寬是天線決定性的電參數之一。當天線輻射或者接受無線電波時，要考慮到該電波的頻段與天線的工作頻段的對應關係，因為帶寬決定了天線可以接收或輻射電磁波的頻率範圍。通常，天線的帶寬決定著整個天線的性能基礎。對於天線工作帶寬可用電壓駐波比VSWR和回波損耗S11進行描述。首先，電壓駐波比指駐波波腹電壓與波節電壓幅度之比。駐波比等於1時，表示饋線和天線的阻抗完全匹配，能量全部被天線輻射出去，沒有能量的反射損耗；駐波比為無窮大時，表示全反射，能量完全沒有輻射出去。其次，回波損耗是表示信號反射性能的參數。回波損耗說明入射功率的一部分被反射回到信號源。現有存在著微帶貼片天線帶寬過窄的問題。

技術實現要素：

本發明克服微帶貼片天線帶寬過窄的問題，提供了一種在較大的頻帶範圍內具有端射特性的工作特性的寬帶開槽端射微帶天線。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種寬帶開槽端射微帶天線，包括介質板，所述介質板為矩形介質板，其下表面由接地金屬板覆蓋，其上表面由金屬矩形貼片覆蓋，介質板的上表面還覆蓋有微帶金屬線，所述微帶金屬線設置於介質板的兩個短邊中點的連線上，所述金屬矩形貼片開設有若干槽，金屬矩形貼片的槽均與介質板的短邊平行且關於微帶金屬線對稱，金屬矩形貼片的槽的長度從介質板的上短邊到下短邊方向依次遞減，介質板的上短邊中點處設置有與微帶金屬線電連接的饋電接頭，介質板的下短邊中點處設置有與微帶金屬線電連接的負載接頭。

在一種優選的方案中，金屬矩形貼片的槽的寬度相等，且相鄰槽的槽間間距相等。

在一種優選的方案中，從介質板的上短邊到下短邊方向，金屬矩形貼片的槽的長度呈等量遞減或指數型遞減或者長度相同。

在一種優選的方案中，所述介質板的介電常數為1.2，厚度為2.2mm。

在一種優選的方案中，所述金屬矩形貼片的金屬為銅。

在一種優選的方案中，介質板的下表面與接地金屬板完全貼合。

與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是：本發明提供一種寬帶開槽端射微帶天線，採用類似於Quasi Yagi的結構，使天線的輻射方向沿著輸入端至負載端的方向形成端射特性。類似地，通過採用類似於共面波導結構，擴大天線的工作帶寬，二者結合，實現了在較大工作範圍下的定向特性。本發明通過在上表面開特殊結構的槽使天線具有端射的特點，同時類似於共面波導的結構使天線具有較大的帶寬。本天線主輻射部分全部使用貼片，具有剖面低，尺寸小，易共面等小型化優勢，在單層板上即可實現結構的構建，其構簡單易、易於實現、控制簡單，最重要的是可變性強，可以產生多種衍生產品，實現性能優化，例如：增大端射的增益。

附圖說明

圖1為本發明所述天線的正面示意圖。

圖2為本發明所述天線的背面示意圖。

圖3為本發明所述天線的側面示意圖。

圖4為本發明所述天線仿真模型的S11參數圖。

圖5為本發明所述天線仿真模型的增益圖曲線。

圖6為本發明所述天線仿真模型在10GHz的E面(YOZ平面)增益圖。

圖7為本發明所述天線仿真模型在10GHz的3D輻射方向圖。

其中：1-微帶金屬線、2-金屬矩形貼片、3-介質板、4-接地金屬板、5-饋電接頭、6-負載接頭。

具體實施方式

附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，並不代表實際產品的尺寸；

對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。

實施例1

如圖1-3所示，一種寬帶開槽端射微帶天線，包括介質板3，所述介質板3為矩形介質板3，其下表面由接地金屬板4覆蓋，其上表面由金屬矩形貼片2覆蓋，介質板3的上表面還覆蓋有微帶金屬線1，所述微帶金屬線1設置於介質板3的兩個短邊中點的連線上，所述金屬矩形貼片2開設有若干槽，金屬矩形貼片2的槽均與介質板3的短邊平行且關於微帶金屬線1對稱，金屬矩形貼片2的槽的長度從介質板3的上短邊到下短邊方向依次遞減，介質板3的上短邊中點處設置有與微帶金屬線1電連接的饋電接頭5，介質板3的下短邊中點處設置有與微帶金屬線1電連接的負載接頭6。

在具體實施過程中，金屬矩形貼片2的槽的寬度相等，且相鄰槽的槽間間距相等。

在具體實施過程中，從介質板3的上短邊到下短邊方向，金屬矩形貼片2的槽的長度呈等量遞減或指數型遞減或者長度相同。

在具體實施過程中，所述介質板3的介電常數為1.2，厚度為2.2mm。

在具體實施過程中，所述金屬矩形貼片2的金屬為銅。

在具體實施過程中，介質板3的下表面與接地金屬板4完全貼合。

在本發明中，所述天線為側饋天線，其饋電點位於微帶金屬線1短邊的中心處。所述饋電點通過饋電接頭5連接微帶線。本天線的工作頻帶介於8.03GHz到12.53GHz。

在本發明中，介質板3的尺寸為515mm×50mm；微帶金屬線1的尺寸為50mm×1mm，產生的3D輻射方向圖近似於「槍口」形狀，即在水平方向上具有端射效果。

利用電磁仿真軟體Ansoft HFSS對本發明天線進行建模和仿真。得到發明所述的天線仿真的S11參數如圖4所示，天線小於-10dB阻抗帶寬從8.03GHz～12.53GHz，相對帶寬約為43.77％。從圖5、圖6的增益圖可以看出，在靠近水平方向上，增益明顯增大，而前後比大約為16.8db，符合端射特性。理論上得到的方向圖應如「炮彈」，但由於介質基板長度的限制和貼片輻射的損耗，在鉛錘平面上出現了旁瓣。圖7為本發明所述天線仿真模型在10GHz的3D輻射方向圖。

仿真結果表明，該端射平面天線性能優良，各方面參數均符合天線指標定義，其端射特性和大帶寬在具體應用中具有突出優點。

相同或相似的標號對應相同或相似的部件；

附圖中描述位置關係的用語僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。