同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線的制作方法
【專利摘要】同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線涉及一種縫隙天線，該天線包括介質(zhì)基板(1)、介質(zhì)基板(1)上的金屬地(2)和輻射槽縫(3)、同軸饋線(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(kāi)路；在輻射槽縫(3)靠近開(kāi)路端部分有數(shù)個(gè)電容(7)并聯(lián)跨接在其邊緣，形成低阻槽縫(8)；輻射槽縫(3)其余部分是高阻槽縫(9)，同軸饋線(4)的外導(dǎo)體(5)與金屬地(2)相連，同軸饋線(4)末端內(nèi)導(dǎo)體(12)跨過(guò)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。
【專利說(shuō)明】
同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種槽縫天線，尤其是一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線。
【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(zhǎng)度要有二分之一波長(zhǎng)，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(zhǎng)度比槽縫的長(zhǎng)度大二分之一波長(zhǎng)，金屬地的寬度比槽縫的寬度大二分之一波長(zhǎng)。較大的金屬地會(huì)使得槽縫天線不適合多輸入多輸出(MIMO)應(yīng)用，導(dǎo)致天線的交叉極化變差，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(wèn)題:本發(fā)明的目的是提出一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，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(zhǎng)度和金屬地的面積，而且具有抑制交叉極化作用。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板上的金屬地和輻射槽縫、同軸饋線;介質(zhì)基板的一面是金屬地，同軸饋線的外導(dǎo)體與金屬地相貼連接;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(kāi)路;在輻射槽縫靠近開(kāi)路端部分，有數(shù)個(gè)電容并聯(lián)跨接在輻射槽縫的兩個(gè)邊緣，使得輻射槽縫靠近開(kāi)路端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;金屬化過(guò)孔穿越介質(zhì)基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質(zhì)基板的另一面；同軸饋線的一端是天線的端口，同軸饋線另一端的內(nèi)導(dǎo)體跨過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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]改變加載電容的數(shù)量、容值和間距，可以調(diào)節(jié)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。
[0008]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。
[0009]電容并聯(lián)加載到輻射槽縫的兩個(gè)邊緣，不僅使得槽縫傳輸線的特性阻抗降低至易于與饋電傳輸線匹配額，而且還降低了槽縫傳輸線的相速，使得半波長(zhǎng)輻射槽縫的長(zhǎng)度減小，實(shí)現(xiàn)輻射槽縫進(jìn)而天線的小型化。同軸饋電電容加載階躍阻抗的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、同軸饋線內(nèi)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，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(zhǎng)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(zhǎng)的諧振結(jié)構(gòu)，比通常兩端短路的二分之一波長(zhǎng)的輻射槽縫長(zhǎng)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。
[0010]有益效果:本發(fā)明的同軸饋電電容加載階躍阻抗的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作用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線整體結(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、同軸饋線4、外導(dǎo)體5、另一端6、電容7、低阻槽縫8、高阻槽縫9、端口 10、邊緣11和內(nèi)導(dǎo)體12。
【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(shuō)明。
[0014]本發(fā)明所采用的實(shí)施方案是:同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線包括介質(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、同軸饋線4;介質(zhì)基板I的一面是金屬地2，同軸饋線4的外導(dǎo)體5與金屬地2相貼連接;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(kāi)路;在輻射槽縫3靠近開(kāi)路端部分，有數(shù)個(gè)電容7并聯(lián)跨接在輻射槽縫3的兩個(gè)邊緣，使得輻射槽縫3靠近開(kāi)路端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;金屬化過(guò)孔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；同軸饋線4的一端是天線的端口 10，同軸饋線4另一端的內(nèi)導(dǎo)體12跨過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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]改變加載電容7的數(shù)量、容值和間距，可以調(diào)節(jié)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。
[0018]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。
[0019]同軸饋電電容加載階躍阻抗的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、同軸饋線4內(nèi)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，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(zhǎng)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(zhǎng)的諧振結(jié)構(gòu)，比通常兩端短路的二分之一波長(zhǎng)的輻射槽縫長(zhǎng)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。
[0020]在工藝上，同軸饋電電容加載階躍阻抗的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)。電容7可以根據(jù)工作頻率選擇相應(yīng)封裝的貼片電容7，并根據(jù)電容7兩引腳電極的距離，選擇低阻槽縫8的寬度。
[0021]根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，其特征在于該天線包括介質(zhì)基板(I)、設(shè)置在介質(zhì)基板(I)上的金屬地(2)和輻射槽縫(3)、同軸饋線(4);介質(zhì)基板(I)的一面是金屬地(2)，同軸饋線(4)的外導(dǎo)體(5)與金屬地(2)相貼連接;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(kāi)路;在輻射槽縫(3)靠近開(kāi)路端部分，有數(shù)個(gè)電容(7)并聯(lián)跨接在輻射槽縫(3)的兩個(gè)邊緣，使得輻射槽縫(3)靠近開(kāi)路端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;金屬化過(guò)孔(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；同軸饋線(4)的一端是天線的端口(10)，同軸饋線(4)另一端的內(nèi)導(dǎo)體(12)跨過(guò)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所述的一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，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所述的一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，其特征在于改變低阻槽縫(8)的長(zhǎng)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(zhǎng)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所述的一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，其特征在于改變加載電容(7)的數(shù)量、容值和間距，可以調(diào)節(jié)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。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同軸饋電電容加載階躍阻抗的半槽天線，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)】H01Q5/10GK105896065SQ201610218868
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】趙洪新, 劉艷群, 殷曉星
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)