一種緊湊型寬帶八角形槽天線的製作方法
2023-05-26 17:17:31
一種緊湊型寬帶八角形槽天線的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種緊湊型寬帶八角形槽天線，屬於天線【技術領域】。該天線包括介質基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和同軸線纜，所述介質基板的上表面緊貼設置有接地板，所述接地板上設置有八角形槽，所述介質基板的下表面緊貼設置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個圓盤合併而得到四角向外呈圓弧凸起的新結構；所述微帶線緊貼介質基板下表面，且微帶線一端與金屬貼片連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內導體連接；在接地板上緊貼介質層和外導體設置有由矩形金屬細片組成的閉合圓弧形導體。本實用新型可降低天線的最低諧振頻率，有效擴展天線的工作帶寬；本實用新型還具有設計簡單，結構緊湊，易於製造及推廣的優勢。
【專利說明】一種緊湊型寬帶八角形槽天線
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及到天線【技術領域】，尤其涉及一種緊湊型寬帶八角形槽天線。
【背景技術】
[0002] 無線通信的發展對頻率帶寬資源的需求越來越高，平面型槽天線應用於無線通信 系統中，有助於展寬通信頻帶，實現高速率通信。同時，該類天線還具有成本低、體積小、重 量輕、易於集成等方面的顯著特點。近年來，槽天線的研究主要集中於擴展工作頻段的寬度 和減小製造複雜度方面。迄今為止，所採用的增加帶寬方法主要包括：通過增加槽的周長來 增加工作阻抗帶寬，如在接地板上鑿刻花形槽、多邊形槽等，在寬槽邊上鑿刻小槽，合併不 同形狀的槽；在饋線終端設計連接不同形狀的調諧枝節，如漸變梯形枝節；使用共面波導 饋電不同形式的槽；設計不同結構的漸變槽天線。然而在這些方法中，若頻帶寬度得到大幅 度增加，則所設計的槽和調諧枝節形狀較為複雜，增加了加工製造的難度，並且天線結構不 夠緊湊，造成有限空間資源的極大浪費。
[0003] 因此，現在急需設計一種結構緊湊、成本低廉、易於集成且具有寬頻帶的天線。
【發明內容】
[0004] 有鑑於此，本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種緊湊型寬帶八角形槽 天線。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現的：
[0006] 一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和 同軸線纜，
[0007] 所述介質基板的上表面緊貼設置有接地板，所述接地板上設置有八角形槽，所述 介質基板的下表面緊貼設置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個圓盤合併而得 到四角向外呈圓弧凸起的新結構；所述微帶線緊貼介質基板下表面，且微帶線一端與金屬 貼片連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內導體連接；所述同軸線纜還包括介 質層和外導體；所述介質層和外導體的橫截面與接地板的側面均有接觸，且在接地板上緊 貼介質層和外導體設置有由矩形金屬細片組成的閉合圓弧形導體。
[0008] 進一步的，所述八角形槽有兩個相同的正方形槽合併而成；第一正方形槽的邊平 行於矩形介質基板，且位於矩形介質基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基 礎上繞第一正方形槽的中心旋轉45度而成。
[0009] 進一步的，所述饋線呈半圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合， 其曲面部分朝向介質基板外側。
[0010] 進一步的，所述四個圓盤的半徑相同，且四個圓盤的圓心分別與矩形金屬貼片的 四個角重合。
[0011] 進一步的，所述介質基板的長L1為37?39mm，寬W1為34?36咖，厚H1為1. 51? 1. 69mm，且所述正方形槽的邊長L2為23. 25?25. 75ram。
[0012] 進一步的，所述矩形金屬貼片的長L3為13. 30?14· 70mm,寬W2為10. 45? 11. 55圓，厚 H2 為 0· 016 ?0· 018咖。
[0013] 進一步的，所述微帶線的長L4為11?13rara，W3為3?4臟。
[0014] 進一步的，所述圓盤的半徑R1為1. 90?2. 10mm。
[0015] 進一步的，所述同軸線纜的內導體與饋線的半徑R2均為〇· 5了?0· 63mm,且饋線的 長度L6為1· 9?2. lmm ;所述同軸線纜的長度L5為9_ 5〇?10. 50_。
[0016] 進一步的，所述同軸線纜的介質層外半徑R3為2. 85?3. 15mm ;外導體的外半徑 R4 為 2. 5 ?3. 5mm。
[0017]相較於現有技術，本實用新型具有的優勢是：本實用新型通過在接地板上設計八 角形槽降低天線的最低諧振頻率，並在金屬貼片四角設計合併圓盤，可以調節饋線與八角 形槽間的容性耦合度，產生更多的諧振工作模式，從而有效擴展天線的工作帶寬；本實用新 型還具有設計簡單，結構緊湊，易於製造及推廣的優勢，可應用於UMTS、WLAN、WiMAX無線通 信系統中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用 新型作進一步的詳細描述，其中：
[0019] 圖1為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的整體結構圖；
[0020] 圖2為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的俯視圖；
[0021] 圖3為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的主視圖；
[0022] 圖4為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的側視圖；
[0023]圖5為仿真得到的本實用新型S參數隨頻率變化曲線圖；
[0024] 圖6為仿真得到的本實用新型VSWR參數隨頻率變化曲線圖；
[0025]圖7為仿真得到的本實用新型輻射方向圖，虛線表示E平面的輻射方向圖，實線表 示Η平面的輻射方向圖，子圖（a)、(b)、（c)、（d)、（e)、（f)分別代表頻率點2. 0GHz、2. 8GHz、 4. 5GHz、5. 4GHz、6. 0GHz、6. 4GHz 處的輻射方向圖；
[0026] 其中：1-介質基板、2-接地板、3-八角形槽、4-金屬貼片、5-圓盤、6-微帶線、7-饋 線、8_內導體、9-介質層、10-外導體、11-圓弧形導體。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
[0028]圖1為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的整體結構圖；圖2為本實用新 型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的俯視圖；圖3為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天 線的主視圖；圖4為本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的側視圖。參照圖1、2、3和 4,本實用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質基板1、接地板2、金屬貼片4、微帶 線 6、饋線7和同軸線纜，所述介質基板1的上表面緊貼設置有接地板2,所述接地板2上設 置有八角形槽3,所述介質基板1的下表面緊貼設置有矩形金屬貼片4,且金屬貼片4的四 角分別與四個圓盤5合併而得到四角向外呈圓弧凸起的新結構；所述微帶線6緊貼介質基 板1下表面，且微帶線6 -端與金屬貼片4連接，另一端連接饋線7,所述饋線7再與同軸線 纜的內導體8連接；所述同軸線纜還包括介質層9和外導體10 ;所述介質層9和外t體10 的橫截面與接地板2的側面均有接觸，且在接地板2上緊貼介質層9和外導體10設置有由 矩形金屬細片組成的閉合圓弧形導體11。 _
[0029] 介質基板1成薄長方體形，其長表示為L1，寬表示為W1，厚度表示為H1，材料為 FR4環氧樹脂板，相對介電常數為4. 4,相對磁導率1. 〇,損耗角正切為〇· 〇2。介質基板上下 兩表面設置的銅的接地板、金屬輻射貼片、金屬饋線的厚度相同。
[0030] 上述具有四個圓盤的金屬貼片的設計能夠明顯增加輻射貼片的尺寸變化自由度， 從而有效調節輻射貼片和接地板間的寬帶耦合度，以達到展寬工作頻帶的目的。
[0031] 所述八角形槽3由兩個相同的正方形槽合併而成；第一正方形槽的邊平行於矩形 介質基板1，且位於矩形介質基板1的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基礎上繞 第一正方形槽的中心旋轉45度而成。這種八角形槽與普通的矩形槽或正方形槽相比，八角 形槽的八個角明顯增加了天線槽的邊緣有效電尺寸，進一步降低了天線的最小諧振工作頻 率D
[0032] 所述饋線7呈半圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合，其曲面 部分朝向介質基板1外側。
[0033] 所述四個圓盤5的半徑相同，且四個圓盤5的圓心分別與矩形金屬貼片4的四個 角重合。
[0034] 完成上述的初始設計之後，使用高頻電磁仿真軟體HFSS13. 0進行仿真實驗，仿真 研究表明貼片的位置和尺寸及槽的大小對天線的有效工作頻帶有很大的影響，通過HFSS 優化功能得到的各項參數最佳尺寸如表1所示。
[0035] 表1本實用新型各參數最佳尺寸表
[0036]
[0037]
【權利要求】
1. 一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和同 軸線纜，其特徵在於： 所述介質基板的上表面緊貼設置有接地板，所述接地板上設置有八角形槽，所述介質 基板的下表面緊貼設置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個圓盤合併而得到四 角向外呈圓弧凸起的新結構；所述微帶線緊貼介質基板下表面，且微帶線一端與金屬貼片 連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內導體連接；所述同軸線纜還包括介質層 和外導體；所述介質層和外導體的橫截面與接地板的側面均有接觸，且在接地板上緊貼介 質層和外導體設置有由矩形金屬細片組成的閉合圓弧形導體。
2. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述八角形槽 有兩個相同的正方形槽合併而成；第一正方形槽的邊平行於矩形介質基板，且位於矩形介 質基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基礎上繞第一正方形槽的中心旋轉 45度而成。
3. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述饋線呈半 圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合，其曲面部分朝向介質基板外側。
4. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述四個圓盤 的半徑相同，且四個圓盤的圓心分別與矩形金屬貼片的四個角重合。
5. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述介質基板 的長L1為37?39謹，寬W1為34?36謹，厚H1為1. 51?1. 69謹，八角形槽中的正方形槽 的邊長L2為23. 25?25. 75mm。
6. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述矩形金屬 貼片的長 L3 為 13. 30 ?14. 70mm，寬 W2 為 10. 45 ?11. 55mm，厚 H2 為 0.016 ?0.018mm。
7. 根據權利要求2所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述微帶線的 長 L4 為 11 ?13mm, W3 為 3 ?4mm。
8. 根據權利要求3所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述圓盤的半 徑 R1 為 1. 90 ?2. 10mm。
9. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述同軸線纜 的內導體與饋線的半徑R2均為〇· 57?0· 63mm，且饋線的長度L6為1. 9?2. 1mm ;所述同 軸線纜的長度L5為9. 50?10. 50mm。
10. 根據權利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特徵在於：所述同軸線纜 的介質層外半徑R3為2. 85?3. 15mm ;外導體的外半徑R4為2. 5?3. 5mm。
【文檔編號】H01Q1/38GK204067574SQ201420380475
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月10日 優先權日:2014年7月10日
【發明者】唐明春, 郭李, 胡棟, 熊漢, 陳世勇, 於彥濤 申請人:重慶大學