共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線的制作方法
【專利摘要】共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線涉及一種縫隙天線，該天線由三個(gè)相互垂直放置單極化天線(13)組成；每個(gè)天線(13)包括介質(zhì)基板(1)、介質(zhì)基板(1)上的金屬地(2)和輻射槽縫(3)、共面波導(dǎo)饋線(4)；金屬地(2)上有輻射槽縫(3)；輻射槽縫(3)的一端短路，另一端(6)開路；在輻射槽縫(3)近開路端部分有兩條金屬化側(cè)壁(7)形成低阻槽縫(8)；輻射槽縫(3)其余部分是高阻槽縫(9)；共面波導(dǎo)饋線(4)外導(dǎo)體(5)與金屬地(2)相連，其末端內(nèi)導(dǎo)體(12)跨過高阻槽縫(9)在其邊緣(11)，與金屬地(2)連接。該天線是多頻帶工作，可減少天線尺寸、交叉極化、遮擋和改善隔離。
【專利說明】
共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種槽縫天線，尤其是一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線。
【背景技術(shù)】
[0002]槽縫天線是振子天線的對(duì)偶天線，有著廣泛的應(yīng)用。但是，普通的槽縫天線不僅輻射槽縫本身的長度要有二分之一波長，而且輻射槽縫周圍還需要較大的金屬地面積，通常金屬地的長度比槽縫的長度大二分之一波長，金屬地的寬度比槽縫的寬度大二分之一波長。多極化MMO可以有效的提高頻譜效率和信道容量，為了將MMO技術(shù)可以應(yīng)用到體積小的終端，需要把不同極化的天線共址放置。較大的金屬地會(huì)對(duì)天線的輻射產(chǎn)生遮擋效應(yīng)，使得槽縫天線不適合共址多輸入多輸出(MIMO)應(yīng)用，特別是用作多極化天線使用時(shí)，大的金屬地將導(dǎo)致天線的交叉極化變差、天線端口之間的隔離變差，這些都將導(dǎo)致頻譜效率和信道容量的下降。同時(shí)槽縫的阻抗很大，還使得槽縫天線饋電傳輸線的阻抗匹配比較困難。同時(shí)現(xiàn)代通信的發(fā)展還要求天線可以多頻帶工作、并且兩個(gè)頻帶可以分別調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提出一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線，該天線不僅可以有多個(gè)工作頻帶，而且多個(gè)頻帶可以分別調(diào)節(jié);該天線可以減小輻射槽縫的長度和金屬地的面積，而且具有抑制交叉極化、改善隔離、減小遮擋的作用。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線包括三個(gè)相互垂直放置的單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線;每個(gè)單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板上的金屬地和輻射槽縫、共面波導(dǎo)饋線;介質(zhì)基板的一面是金屬地和共面波導(dǎo)饋線，共面波導(dǎo)饋線的接地面就是金屬地;金屬地上有輻射槽縫，輻射槽縫的形狀是矩形，輻射槽縫位于金屬地的中心；輻射槽縫的一端短路，另一端開路;在輻射槽縫靠近開路端的部分，其槽縫的兩個(gè)邊緣，有兩條金屬化側(cè)壁，使得輻射槽縫靠近開路端的部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫;輻射槽縫的其余部分是高阻槽縫，高阻槽縫和低阻槽縫一起構(gòu)成階躍阻抗輻射槽縫，產(chǎn)生一個(gè)頻率較低的低頻工作頻帶和一個(gè)頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化側(cè)壁穿越介質(zhì)基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質(zhì)基板的另一面;共面波導(dǎo)饋線的一端是天線的端口，共面波導(dǎo)饋線另一端的導(dǎo)體跨過高阻槽縫，在高阻槽縫的邊緣，與金屬地連接。
[0005]改變介質(zhì)基板的厚度、磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，可以改變高阻槽縫和低阻槽縫的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0006]改變低阻槽縫的長度、低阻槽縫在輻射槽縫中的位置，可以調(diào)節(jié)輻射槽縫的電長度，以實(shí)現(xiàn)不同程度的天線小型化，還可以改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0007]改變輻射槽縫的寬度，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫和高阻槽縫的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0008]共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率主要由輻射槽縫的諧振頻率確定，但是金屬地的尺寸、共面波導(dǎo)饋線導(dǎo)體與輻射槽縫連接的位置也可以對(duì)天線的工作頻率和匹配程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于輻射槽縫既有低阻槽縫又有高阻槽縫，構(gòu)成了階躍阻抗的輻射槽縫，不僅使得天線小型化，減小了交叉極化，也減小了金屬地的尺寸，、改善隔離和降低了金屬地的遮擋效應(yīng)，而且還可以使得天線有多個(gè)工作頻帶，而且改變低阻槽縫與高阻槽縫的相對(duì)長度和阻抗，可以分別調(diào)整兩個(gè)工作頻帶的位置。由于輻射槽縫3是四分之一波長的諧振結(jié)構(gòu)，比通常兩端短路的二分之一波長的輻射槽縫長度要小一半，因此天線的整體尺寸也相應(yīng)減少，遮擋效應(yīng)進(jìn)一步降低。
[0009]有益效果:本發(fā)明的共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線的有益效果是，該天線可以減小整個(gè)天線的電尺寸、實(shí)現(xiàn)小型化，同時(shí)該天線不僅可以有多個(gè)頻帶，而且多個(gè)頻帶可以分別調(diào)節(jié)，還具有抑制天線的交叉極化、改善端口之間隔離，和減少金屬地的遮擋的作用。
【附圖說明】
[0010]圖1為共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線中單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中有:介質(zhì)基板1、金屬地2、輻射槽縫3、共面波導(dǎo)饋線4、接地面5、另一端6、金屬化側(cè)壁7、低阻槽縫8、高阻槽縫9、端口 10、邊緣11、導(dǎo)體12和單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線13。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]本發(fā)明所采用的實(shí)施方案是:共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線包括三個(gè)相互垂直放置的單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線13;每個(gè)單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線13包括介質(zhì)基板1、設(shè)置在介質(zhì)基板I上的金屬地2和輻射槽縫3、共面波導(dǎo)饋線4;介質(zhì)基板I的一面是金屬地2和共面波導(dǎo)饋線4，共面波導(dǎo)饋線4的接地面5就是金屬地2;金屬地2上有輻射槽縫3，輻射槽縫3的形狀是矩形，輻射槽縫3位于金屬地2的中心;輻射槽縫3的一端短路，另一端6開路;在輻射槽縫3靠近開路端的部分，其槽縫的兩個(gè)邊緣，有兩條金屬化側(cè)壁7，使得輻射槽縫3靠近開路端的部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫8;輻射槽縫7的其余部分是高阻槽縫9，高阻槽縫9和低阻槽縫8—起構(gòu)成階躍阻抗輻射槽縫3，產(chǎn)生一個(gè)頻率較低的低頻工作頻帶和一個(gè)頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化側(cè)壁7穿越介質(zhì)基板I，一頭與金屬地2相連，另一頭在介質(zhì)基板I的另一面;共面波導(dǎo)饋線4的一端是天線的端口10，共面波導(dǎo)饋線4另一端的導(dǎo)體12跨過高阻槽縫9，在高阻槽縫9的邊緣11，與金屬地2連接。
[0015]改變介質(zhì)基板I的厚度、磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，可以改變高阻槽縫9和低阻槽縫8的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫3的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0016]改變低阻槽縫8的長度、低阻槽縫8在輻射槽縫3中的位置，可以調(diào)節(jié)輻射槽縫3的電長度，以實(shí)現(xiàn)不同程度的天線小型化，還可以改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0017]改變輻射槽縫3的寬度，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫8和高阻槽縫9的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫3的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
[0018]共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率主要由輻射槽縫3的諧振頻率確定，但是金屬地2的尺寸、共面波導(dǎo)饋線4導(dǎo)體12與輻射槽縫3連接的位置也可以對(duì)天線的工作頻率和匹配程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于輻射槽縫3既有低阻槽縫8又有高阻槽縫9，構(gòu)成了階躍阻抗的輻射槽縫3，不僅使得天線小型化，減小了交叉極化，也減小了金屬地2的尺寸，改善隔離和降低了金屬地2的遮擋效應(yīng)，而且還可以使得天線有多個(gè)工作頻帶，而且改變低阻槽縫8與高阻槽縫9的相對(duì)長度、位置和阻抗，可以分別調(diào)整兩個(gè)工作頻帶的位置。由于輻射槽縫3是四分之一波長的諧振結(jié)構(gòu)，比通常兩端短路的二分之一波長的輻射槽縫長度要小一半，因此天線的整體尺寸也相應(yīng)減少，遮擋效應(yīng)進(jìn)一步降低。
[0019]在工藝上，共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線既可以采用普通的印刷電路板(PCB)工藝，也可以采用低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝或者CM0S、Si基片等集成電路工藝實(shí)現(xiàn)。其中金屬化側(cè)壁7可以是空心金屬化側(cè)壁也可以是實(shí)心金屬側(cè)壁。在制造上，三個(gè)單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線13可以通過卡槽相互垂直安裝在一起，或者通過粘結(jié)劑相互垂直粘結(jié)在一起，或者兩種方法一起使用。
[0020]根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于該天線包括三個(gè)相互垂直放置的單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線(13);每個(gè)單極化的金屬側(cè)壁階躍阻抗天線(13)包括介質(zhì)基板(1)、設(shè)置在介質(zhì)基板(I)上的金屬地(2)和輻射槽縫(3)、共面波導(dǎo)饋線(4);介質(zhì)基板(I)的一面是金屬地(2)和共面波導(dǎo)饋線(4)，共面波導(dǎo)饋線(4)的接地面(5)就是金屬地(2);金屬地(2)上有輻射槽縫(3)，輻射槽縫(3)的形狀是矩形，輻射槽縫(3)位于金屬地(2)的中心;輻射槽縫(3)的一端短路，另一端(6)開路;在輻射槽縫(3)靠近開路端的部分，其槽縫的兩個(gè)邊緣，有兩條金屬化側(cè)壁(7)，使得輻射槽縫(3)靠近開路端的部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫(8);輻射槽縫(3)的其余部分是高阻槽縫(9)，高阻槽縫(9)和低阻槽縫(8)—起構(gòu)成階躍阻抗輻射槽縫(3)，產(chǎn)生一個(gè)頻率較低的低頻工作頻帶和一個(gè)頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化側(cè)壁(7)穿越介質(zhì)基板(I)，一頭與金屬地(2)相連，另一頭在介質(zhì)基板(I)的另一面;共面波導(dǎo)饋線(4)的一端是天線的端口(10)，共面波導(dǎo)饋線(4)另一端的導(dǎo)體(12)跨過高阻槽縫(9)，在高阻槽縫(9)的邊緣(11)，與金屬地(2)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于改變介質(zhì)基板(I)的厚度、磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，可以改變高阻槽縫(9)和低阻槽縫(8)的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫(3)的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于改變低阻槽縫(8)的長度、低阻槽縫(8)在輻射槽縫(3)中的位置，可以調(diào)節(jié)輻射槽縫(3)的電長度，以實(shí)現(xiàn)不同程度的天線小型化，還可以改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共面波導(dǎo)饋電低阻側(cè)壁階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于改變輻射槽縫(3)的寬度，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫(8)和高阻槽縫(9)的特性阻抗，改變階躍阻抗輻射槽縫(3)的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻工作頻帶的工作頻率和高頻工作頻帶的工作頻率。
【文檔編號(hào)】H01Q1/48GK105870636SQ201610219138
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】楊梅
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)