一種基于l型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，屬于超寬帶天線【技術(shù)領(lǐng)域】。該超寬帶天線包括輻射貼片，介質(zhì)基板，接地板，寄生條帶部分，微帶饋線和同軸電纜；所述介質(zhì)基板上表面緊貼正六邊形金屬輻射貼片；所述微帶饋線緊貼于介質(zhì)基板上表面，一端與輻射貼片連接，另一端與同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體連接；所述同軸線纜還包括介質(zhì)層與外導(dǎo)體，該外導(dǎo)體與接地板接觸；所述寄生條帶位于微帶饋線兩側(cè)，為兩條尺寸不同的L型條帶；所述接地板頂部開有一矩形槽。該基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小、具有良好且穩(wěn)定的超寬帶輻射特性。
【專利說(shuō)明】一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超寬帶天線【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天 線。

【背景技術(shù)】
[0002] 超寬帶（UWB)技術(shù)具有高傳輸速率、合理的圖像解析和高安全性等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)線 通信、微波成像和電子對(duì)抗等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。超寬帶天線是超寬帶通信系 統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其特性直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能。隨著美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC) 批準(zhǔn)將3. 1 -10. 6GHz作為短距離無(wú)線通信頻段，超寬帶天線技術(shù)越發(fā)受到了人們的關(guān)注， 人們對(duì)超寬帶天線的設(shè)計(jì)，也并不拘泥于UWB頻段，而是對(duì)于超寬帶天線提出了越來(lái)越高 的要求，尤其是在超寬帶天線的寬帶化、小型化、平面化以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性等方面。
[0003] 目前，擴(kuò)展緊湊型平面超寬帶天線帶寬主要方法有以下幾種：第一，改變接地板的 大小以及形態(tài)，如將接地板尺寸減小，接地板邊沿采用階梯型，弧形等等；第二，在接地板上 開單個(gè)或者多個(gè)槽；第三，改變輻射貼片的形態(tài)，如采用圓形，橢圓型，不規(guī)則多邊形等；第 四，在輻射貼片上開復(fù)雜槽結(jié)構(gòu)；第五，采用多節(jié)漸變的饋線等等?？v觀這些方法，若想要獲 得足夠大的帶寬，則其槽結(jié)構(gòu)或是輻射貼片結(jié)構(gòu)會(huì)比較復(fù)雜，并且難以滿足在小型化的基 礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)帶寬的明顯增加。因此，尋求新穎的設(shè)計(jì)理念，開發(fā)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于 加工且頻帶較寬的超寬帶天線為目前廣大天線工作者不斷努力的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線， 該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、具有良好超寬帶輻射特性。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，包括輻射貼片，介質(zhì)基板，接地板， 寄生條帶部分，微帶饋線和同軸電纜；所述介質(zhì)基板上表面緊貼正六邊形金屬輻射貼片； 所述微帶饋線緊貼于介質(zhì)基板上表面，一端與輻射貼片連接，另一端與同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體連 接；所述同軸線纜還包括介質(zhì)層與外導(dǎo)體，該外導(dǎo)體與接地板接觸；所述寄生條帶位于微 帶饋線兩側(cè)，為兩條尺寸不同的L型條帶；所述接地板頂部開有一矩形槽。
[0007] 進(jìn)一步，所述正六邊形金屬輻射貼片位于介質(zhì)基板上表面頂部，其邊長(zhǎng)L為8. 6- 8. 7mm,厚度為 0· 016 -0. 018mm。
[0008] 進(jìn)一步，所述微帶饋線長(zhǎng)度L2為17. 7 -17. 9mm，寬度W2為3. 4 - 3. 6mm。
[0009] 進(jìn)一步，同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體半徑R3為0· 55-0· 65mm，線纜長(zhǎng)度L3為4. 8-5. 1mm，內(nèi) 導(dǎo)體與微帶線相連部分為半圓柱體，其長(zhǎng)度為1. 9一2. 1mm，半徑為0. 55-0. 65mm ;外導(dǎo)體 內(nèi)徑R2為2.0 - 2. 1_，外導(dǎo)體外徑3.0 - 3. 1_。
[0010] 進(jìn)一步，一側(cè)L型寄生條帶長(zhǎng)L4+L5為24. 8- 26. 8_，寬度W為0. 9 - 1. 1_ ;另 一側(cè)L型寄生條帶長(zhǎng)L6+L7為19. 1 一21. 1mm，寬度W為0.9 - 1. 1mm。
[0011] 進(jìn)一步，接地板位于介質(zhì)基板地面下方，其長(zhǎng)度L8為11. 5mm，寬度與介質(zhì)基板相 同，均為W1，其大小為25mm。
[0012] 進(jìn)一步，接地板上所開槽位于接地板頂部中心，其深度Η為3. 4-3. 6mm，寬度W3為 5. 1 --5. 3mm〇
[0013] 進(jìn)一步，介質(zhì)基板材料為FR4,其介電常數(shù)約4. 4,損耗角正切約0. 016,基板長(zhǎng)度 L1為33_，寬度W1為25_。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：1)通過(guò)減小接地板的尺寸以及擴(kuò)大輻射貼片的尺寸，使 得其工作的最低頻段達(dá)到了 2. 4GHz以下；2)對(duì)于隨之產(chǎn)生天線性能在3-4. 5GHz的惡化， 進(jìn)一步的通過(guò)設(shè)計(jì)L型寄生條帶，使得本天線在3. 6GHz與4. 4GHz處產(chǎn)生兩個(gè)諧振點(diǎn)，從而 解決了該頻段的阻抗失配問(wèn)題；3)除了有效的拓展了天線的帶寬，還具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單， 易于制造等優(yōu)勢(shì)，可用于WLAN，WiMAX頻段的通信系統(tǒng)中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0016] 圖1為本發(fā)明的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的整體結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的俯視圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的正視圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的側(cè)視圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明的S參數(shù)隨頻率變化的曲線圖；
[0021] 圖6為本發(fā)明在2. 65GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明在3. 61GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明在4. 4GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖；
[0024] 圖9為本發(fā)明在6. 1GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖；
[0025] 圖10為本發(fā)明在7. 41GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖；
[0026] 圖11為本發(fā)明在10. 06GHz頻點(diǎn)的輻射方向圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0028] 圖1為本發(fā)明的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線的整體結(jié)構(gòu)三維視圖，如 圖所示：
[0029] 本發(fā)明所述的基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線包括介質(zhì)基板，接地板，金 屬輻射貼片，微帶饋線，同軸電纜，L型金屬寄生結(jié)構(gòu)。
[0030] 其中，介質(zhì)基板的底部緊貼金屬接地板，接地板的寬度同介質(zhì)基板，其長(zhǎng)度小于介 質(zhì)基板的一半，在介質(zhì)基板上邊緣中心部位，挖有一矩形槽，該矩形槽與饋線具有良好的耦 合作用，在使得天線在8. 5 -10. 7GHz頻段具有良好的駐波特性。
[0031] 介質(zhì)基板的上表面緊貼正六邊形輻射貼片，該輻射貼片頂部接近介質(zhì)基板的上邊 緣，在實(shí)驗(yàn)仿真的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，正六邊形面積越大，整個(gè)天線在低頻段越能表現(xiàn)出良 好的駐波特性，因此我們?cè)诓粩U(kuò)大天線面積的條件下，通過(guò)讓輻射貼片接近介質(zhì)基板上邊 緣的方式來(lái)擴(kuò)大其有效面積。
[0032] 介質(zhì)基板上表面緊貼微帶饋線，微帶饋線為條形，其長(zhǎng)度L2為17. 7 -17. 9_，寬 度W2為3. 4 - 3. 6mm。微帶將輻射貼片底部與同軸電纜內(nèi)芯相連接，微帶線與同軸線纜內(nèi) 芯的連接處為線纜內(nèi)芯上半圓柱的延長(zhǎng)部分。
[0033] 微帶線兩側(cè)是L型寄生結(jié)構(gòu)，兩側(cè)的L型寄生結(jié)構(gòu)大小不同，分別對(duì)應(yīng)了本天線在 兩個(gè)不同頻點(diǎn)的諧振工作模式，其諧振來(lái)源于寄生條帶與微帶饋線的耦合作用。
[0034] 介質(zhì)基板為薄長(zhǎng)方體型基板，其長(zhǎng)度L1為33mm，寬度W1為25mm，厚度H1為1. 6mm， 材料選用了 FR4環(huán)氧樹脂板，相對(duì)介電常數(shù)為4. 4,相對(duì)磁導(dǎo)率為1. 0,損耗角正切為0. 02， 介質(zhì)基板上下表面的接地板，微帶饋線，輻射貼片，寄生結(jié)構(gòu)均為厚度相同的覆銅薄膜。
[0035] 下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的具體方案進(jìn)行說(shuō)明。
[0036] 參見圖1，圖2,圖3,圖4。其中，1-介質(zhì)基板，2-輻射貼片，3-微帶線，4-左側(cè)寄 生條帶,5-右側(cè)寄生條帶，6-接地板，7-同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體，8-同軸線纜介質(zhì)層，9-同軸線纜 外導(dǎo)體。所述介質(zhì)基板1下表面緊貼開有矩形槽的接地板6,上表面緊貼輻射貼片2,微帶 線3將輻射貼片2與同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體7連接起來(lái)，微帶線3左側(cè)為L(zhǎng)型寄生結(jié)構(gòu)4,其尺寸 較大，微帶線3右側(cè)圍L型寄生結(jié)構(gòu)5,其尺寸較小，同軸線纜外導(dǎo)體8與接地板6相連接。 介質(zhì)基板1為薄長(zhǎng)方體，其長(zhǎng)為L(zhǎng)1，寬為W1，厚度為H1，采用FR4環(huán)氧樹脂板作為制作材料， 其相對(duì)介電常數(shù)為4. 4,相對(duì)磁導(dǎo)率為1. 0,損耗角正切為0. 02。
[0037] 完成上述的初始設(shè)計(jì)之后，使用高頻電磁仿真軟件HFSS13. 0進(jìn)行仿真分析，經(jīng)過(guò) 仿真優(yōu)化之后得到各項(xiàng)參數(shù)尺寸如下表所示
[0038] 表1本發(fā)明各參數(shù)最佳尺寸表
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于：包括輻射貼片，介質(zhì)基 板，接地板，寄生條帶部分，微帶饋線和同軸電纜；所述介質(zhì)基板上表面緊貼正六邊形金屬 輻射貼片；所述微帶饋線緊貼于介質(zhì)基板上表面，一端與輻射貼片連接，另一端與同軸線纜 內(nèi)導(dǎo)體連接；所述同軸線纜還包括介質(zhì)層與外導(dǎo)體，該外導(dǎo)體與接地板接觸；所述寄生條 帶位于微帶饋線兩側(cè)，為兩條尺寸不同的L型條帶；所述接地板頂部開有一矩形槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 所述正六邊形金屬福射貼片位于介質(zhì)基板上表面頂部，其邊長(zhǎng)L為8. 6 -8. 7mm，厚度為 0. 016 -0. 018mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 所述微帶饋線長(zhǎng)度L2為17. 7 -17. 9mm，寬度W2為3. 4 - 3. 6mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 同軸線纜內(nèi)導(dǎo)體半徑R3為0. 55- 0. 65mm，線纜長(zhǎng)度L3為4. 8 - 5. 1mm，內(nèi)導(dǎo)體與微帶線相 連部分為半圓柱體，其長(zhǎng)度為1. 9一2. 1mm，半徑為0· 55 - 0· 65mm ;外導(dǎo)體內(nèi)徑R2為2. 0- 2. 1mm,外導(dǎo)體外徑 3. 0 -3. 1mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 一側(cè)L型寄生條帶長(zhǎng)L4+L5為24. 8- 26. 8mm，寬度W為0. 9 - 1. 1mm ;另一側(cè)L型寄生條帶 長(zhǎng) L6+L7 為 19. 1一21· 1mm，寬度 W 為 0· 9-1· 1mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 接地板位于介質(zhì)基板地面下方，其長(zhǎng)度L8為11. 5_，寬度與介質(zhì)基板相同，均為W1，其大小 為 25mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 接地板上所開槽位于接地板頂部中心，其深度Η為3. 4 -3. 6_，寬度W3為5. 1 - 5. 3_。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于L型寄生條帶的緊湊型超寬帶天線，其特征在于： 介質(zhì)基板材料為FR4,其介電常數(shù)約4. 4,損耗角正切約0. 016,基板長(zhǎng)度L1為33mm，寬度W1 為 25mm。
【文檔編號(hào)】H01Q13/08GK104103897SQ201410377391
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】唐明春, 趙昺玥, 向萬(wàn)芝, 熊漢, 曾浩, 肖紹球 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)