專利名稱：低駐波比超寬帶平面縫隙天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的新穎美化平面天線，特別涉及滿足中國移動(dòng) 通信的低駐波比超寬帶平面天線。
背景技術(shù)：
微帶天線具有平面結(jié)構(gòu)、剖面低、重量輕、容易制造、能與微波電路集成等諸多優(yōu) 點(diǎn)，已在常規(guī)環(huán)境下獲得廣泛應(yīng)用(參見鐘順時(shí)編著，微帶天線理論與應(yīng)用，西安電子科技 大學(xué)出版社，西安，1991)。近年來并已發(fā)展了很多寬頻帶天線技術(shù)(參見鐘順時(shí)、梁仙靈、 延曉榮，超寬帶平面天線技術(shù)，電波科學(xué)學(xué)報(bào)，第22卷，第2期，pp. 308 - 315，2007. 4)， 文獻(xiàn)(J. "Y. Sze and K. -L. Wong, Bandwidth enhancement of a microstrip line-fed printed wide-slot antenna, IEEE Trans. Antennas Propag. Vol. 49，No. 7，pp. 1020 - 1024, Jul. 2001)對一微帶線饋電的寬縫天線用叉形微帶枝節(jié)來展寬頻帶，文獻(xiàn) (F. W. Yaoj S. S. Zhongj W. Wang and X. L Liang, Wideband slot antenna with a novel microstrip feed , Microwave Optical Technology Letters,46(3), pp. 275-278, Aug. 200 5)用扇形微帶饋源和一微帶枝節(jié)來展寬縫隙微帶天線的頻帶。以上超寬帶天線的帶寬均 以電壓駐波比不大于2為標(biāo)準(zhǔn)。歐美等許多國家對移動(dòng)通信天線電壓駐波比要求為小于2。按此標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外很多 公司已研制出很多室內(nèi)覆蓋超寬帶微帶天線。但是，我國移動(dòng)通信天線對電壓駐波比性能 要求比較嚴(yán)格，要求在帶寬內(nèi)其駐波比要不大于1.5。而現(xiàn)有室內(nèi)覆蓋天線大多尚不能滿 足我國移動(dòng)通信系統(tǒng)對此低駐波比性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種低駐波比超寬帶平面縫隙天 線。它在800 3000MHz頻段內(nèi)駐波比均不大于1. 5，從而可覆蓋在800 3000MHz通用頻 段內(nèi)各移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻帶，如GSM (890 960MHz)、DCS (1710 1880MHz),PCS (1850 1990MHz),UMTS (1920 2170MHz、WLAN (2400 2484MHz)和 LTE (2600 2700MHz)等。 它具有平面印刷結(jié)構(gòu)，剖面低，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造一致性好，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。本發(fā)明構(gòu)思是基于超寬帶天線原理，實(shí)現(xiàn)有限長度最小化及對角度依賴性最大 化的實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明采用專門設(shè)計(jì)的寬縫隙，該寬縫隙為多邊形外加半橢圓形組合縫隙， 縫隙下邊向上凸出，凸起部分為梯形；該梯形底角大小對天線駐波比具有關(guān)鍵性作用，調(diào)諧 該角度的大小來實(shí)現(xiàn)超寬帶阻抗特性。微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、一段漸變微帶 線和三叉微帶線導(dǎo)帶依次連接構(gòu)成，微帶饋線終端為橢圓環(huán)形饋源，這保證了天線與50歐 姆饋線的超寬帶匹配。根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案
一種低駐波比超寬帶平面縫隙天線，由介質(zhì)基板、在介質(zhì)基板正面印制的微帶饋線導(dǎo) 帶及橢圓環(huán)形饋源終端以及貼附在介質(zhì)基板背部的金屬地板構(gòu)成。其特征在于a.微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、特性阻抗從50歐姆線性漸變到R歐姆的漸變 微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶組成；
b.所述饋源終端為橢圓環(huán)形金屬貼片；
c.所述金屬地板為開有寬縫隙的金屬貼片；
d.所述寬縫隙為多邊形外加半橢圓形組合形狀，該形狀底部向內(nèi)凸起為梯形，該梯形 上底邊正處于微帶饋線導(dǎo)帶與橢圓環(huán)形饋源終端相連處。微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、一段特性阻抗從50歐姆線性漸變到R歐姆 的漸變微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶依次相連接構(gòu)成。微帶饋線導(dǎo)帶中一段50歐姆微帶線導(dǎo) 帶的長度為2mm 15mm ；從50歐姆到R歐姆漸變線導(dǎo)帶的長度為20mm 40mm ；三叉微 帶線導(dǎo)帶縱向長度為3mm 20mm，橫向長度為5mm 30mm ；R約為60 100 (歐姆)。與微帶線導(dǎo)帶相連的終端為橢圓環(huán)形金屬貼片，其外橢圓的長半軸為13mm 25mm，短半軸為Imm 15mm ；內(nèi)橢圓的長半軸為13mm 25mm，短半軸為Imm 15mm。所述介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)為2 10 ；厚度只有0. 5mm 3mm量級。所述寬縫隙為多邊形外加半橢圓形組合縫隙，其形狀主要以長方形為基形，該長 方形的頂部為半橢圓形，其底部向內(nèi)凸起，凸起部分為梯形，梯形的上底與三叉微帶線導(dǎo)帶 的橫邊投影距離為0. 5mm 5mm。在底面金屬地板上設(shè)置有SMA或N型同軸接頭，接頭內(nèi)導(dǎo)體穿過介質(zhì)基片與天線 正面的50歐姆微帶線導(dǎo)帶相連；該接頭外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)780 3000MHz頻帶內(nèi)駐波比均不大于1. 5，從而滿足國內(nèi)移動(dòng)通信系
統(tǒng)對天線低駐波比性能的要求，可覆蓋移動(dòng)通信的各個(gè)通用頻段。本發(fā)明采用了專門設(shè)計(jì) 的多邊形外加半橢圓形組合形狀的縫隙與橢圓環(huán)形饋源終端的組合，主要通過改變多邊形 向內(nèi)凸起部分的底角a大小，實(shí)現(xiàn)了天線阻抗匹配的超寬帶特性，并具有平面印刷結(jié)構(gòu)，剖 面低，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明天線的正視圖； 圖2本發(fā)明天線的側(cè)視圖3本發(fā)明天線實(shí)例的具體實(shí)施尺寸圖； 圖4天線實(shí)例的駐波比曲線圖； 圖5天線實(shí)例的880MHz方向圖； 圖6天線實(shí)例的2150MHz方向圖。
具體實(shí)施方式
與實(shí)例
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
實(shí)施例一參見圖1和圖2，本地駐波比超寬帶平面縫隙天線一種低駐波比超寬帶平面 縫隙天線，由介質(zhì)基板3、在介質(zhì)基板3正面印制的微帶饋線導(dǎo)帶及橢圓環(huán)形饋源終端2以 及貼附在介質(zhì)基板3背部的金屬地板構(gòu)成。微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、特性阻抗 從50歐姆線性漸變到R歐姆的漸變微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶組成；所述饋源終端2為橢 圓環(huán)形金屬貼片；所述金屬地板6為開有寬縫隙1的金屬貼片；所述寬縫隙1為多邊形外加半橢圓形組合形狀，該形狀底部向內(nèi)凸起為梯形，該梯形上底邊正處于微帶饋線導(dǎo)帶 與橢圓環(huán)形饋源終端2相連處。實(shí)施例二 本實(shí)施例與例1基本相同，本低駐波比超寬帶平面縫隙天線由印制在 介質(zhì)基板3正面的微帶饋線導(dǎo)帶及橢圓環(huán)形饋源終端5、介質(zhì)基板3、與開有寬縫隙1的金 屬地板2構(gòu)成。微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、特性阻抗從50歐姆線性漸變到R(約 60 100)歐姆的漸變微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶組成。寬縫隙1為多邊形外加半橢圓形組 合縫隙，其形狀主要以長方形為基形，該長方形的底部向內(nèi)凸起。金屬地板2上設(shè)置有SMA 或N型同軸接頭4，接頭4內(nèi)導(dǎo)體(探針)穿過介質(zhì)基片與天線正面的50歐姆微帶線導(dǎo)帶相 連。該接頭4外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。實(shí)例天線的具體尺寸示于圖3中。該實(shí)例天線的介質(zhì)基板材料為FR-4，其相對介 電常數(shù)為4. 4，基板厚度為1. 6mm。圖4是該具體天線實(shí)例仿真的駐波比圖。由圖可見，在780MHz 3000MHz頻段內(nèi) 駐波比均小于1.5。圖5和圖6是該具體天線實(shí)例在兩個(gè)頻點(diǎn)的仿真方向圖。由圖可以看到，方向圖 的波瓣比較寬，這樣有利于擴(kuò)大天線的覆蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種低駐波比超寬帶平面縫隙天線，由介質(zhì)基板(3)、在介質(zhì)基板(3)正面印制的微 帶饋線導(dǎo)帶及橢圓環(huán)形饋源終端(2)以及貼附在介質(zhì)基板(3)背部的金屬地板構(gòu)成；其特 征在于a.微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、特性阻抗從50歐姆線性漸變到R歐姆的漸變 微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶組成；b.所述饋源終端(2)為橢圓環(huán)形金屬貼片；c.所述金屬地板(6)為開有寬縫隙(1)的金屬貼片；d.所述寬縫隙(1)為多邊形外加半橢圓形組合形狀，該形狀底部向內(nèi)凸起為梯形，該 梯形上底邊正處于微帶饋線導(dǎo)帶與橢圓環(huán)形饋源終端(2)相連處。
2.2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低駐波比超寬帶平面縫隙天線，其特征在于所述微帶線導(dǎo) 帶(5)中一段50歐姆微帶線的長度為2mm 15mm ；從50歐姆到R歐姆微帶線的長度為 20mm 40mm ；三叉微帶線導(dǎo)帶縱向長度為3mm 20mm，橫向長度為5mm 30mm ；R的取值 范圍為60 100歐姆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低駐波比超寬帶平面縫隙天線，其特征在于橢圓環(huán)形饋源 終端(2)中，外橢圓的長半軸為13mm 25mm，短半軸為Imm 15mm ；內(nèi)橢圓的長半軸為 13mm 25mm,短半軸為Imm 15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低駐波比超寬帶平面縫隙天線，其特征在于所述介質(zhì)基板 (3)的相對介電常數(shù)為2 10 ；厚度只有0. 5mm 3mm量級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低駐波比超寬帶平面縫隙天線，其特征在于所述寬縫隙(1) 為多邊形外加半橢圓形組合形狀，以長方形為基形，該長方形的頂邊為半橢圓形，其底邊向 內(nèi)凸起，凸起部分為梯形，梯形的上底與三叉微帶線導(dǎo)帶的橫邊投影距離為0. 5mm 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低駐波比超寬帶平面縫隙天線，其特征在于在底面金屬地板 (6)上設(shè)置有SMA或N型同軸接頭(4)，該接頭(4)內(nèi)導(dǎo)體穿過介質(zhì)基片(3)與微帶饋線(5) 正面的50歐姆微帶線導(dǎo)帶相連；該接頭(4)外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低駐波比超寬帶平面縫隙天線，它由由介質(zhì)基板(3)、在介質(zhì)基板(3)正面印制的微帶饋線導(dǎo)帶及橢圓環(huán)形饋源終端(2)以及貼附在介質(zhì)基板(3)背部的金屬地板構(gòu)成。。微帶饋線導(dǎo)帶由一段50歐姆微帶線、一段特性阻抗從50歐姆線性漸變到R(約60～100)歐姆的漸變微帶線和三叉微帶線導(dǎo)帶組成。寬縫隙為多邊形外加半橢圓形組合縫隙，其下邊向內(nèi)凸起。金屬地板上設(shè)置有SMA或N型同軸接頭，接頭內(nèi)導(dǎo)體(探針)穿過介質(zhì)基片與天線正面的50歐姆微帶線導(dǎo)帶相連。該接頭外接50歐姆同軸饋線來對天線饋電。本天線在780～3000MHz頻段內(nèi)電壓駐波比均不大于1.5，從而滿足國內(nèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)對駐波比性能標(biāo)準(zhǔn)的要求，可覆蓋移動(dòng)通信各個(gè)通用頻段。它具有平面印刷結(jié)構(gòu)，剖面低，制作簡單，成本低，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)。
文檔編號H01Q13/10GK102110892SQ20101061120
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孔令兵, 鐘順時(shí) 申請人:上海大學(xué)