本實(shí)用新型屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線。

背景技術(shù)：

缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS：Defected Ground Structure)是微波領(lǐng)域新近發(fā)展的熱門技術(shù)之一，它是由光子帶隙結(jié)構(gòu)(PBG)發(fā)展而來(lái)。該結(jié)構(gòu)通過(guò)在微帶線等傳輸線接地平面上蝕刻周期性或非周期性圖形，來(lái)改變接地電流的分布，從而改變傳輸線的頻率特性，可實(shí)現(xiàn)激發(fā)諧振頻率，抑制諧波，增加帶寬等作用。缺陷接地結(jié)構(gòu)在微波電路和天線設(shè)計(jì)中有著十分廣泛的應(yīng)用。

微帶天線具有質(zhì)量輕、體積小、易于制作等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的微帶天線一般尺寸較大、頻帶較窄、損耗較高。為此，微帶天線在降低回波損耗、增加天線帶寬和減小結(jié)構(gòu)尺寸等方面有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線，以降低回波損耗，增加天線帶寬，并可在RFID、WLAN和WiMAX技術(shù)領(lǐng)域使用。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線，包括介質(zhì)基板、輻射貼片和接地板，輻射貼片和接地板沿介質(zhì)基板中心線對(duì)稱布置，接地板在介質(zhì)基板背面下方。所述輻射貼片包括正六邊形環(huán)貼片、圓環(huán)貼片、橢圓環(huán)貼片，第一矩形條帶貼片，第二矩形條帶貼片，以及第三矩形條帶貼片；介質(zhì)基板正面上方設(shè)有正六邊形環(huán)貼片，正六邊形環(huán)貼片的內(nèi)底部與圓環(huán)貼片重疊連接，圓環(huán)貼片上面與不規(guī)則橢圓環(huán)貼片重疊連接，第一矩形條帶貼片位于正六邊形環(huán)貼片上方并且有一部分重疊連接，第二矩形條帶貼片的上邊穿過(guò)正六邊形環(huán)貼片與圓形環(huán)貼片的重疊連接處并凸出一小部分，第二矩形條帶貼片的下邊連接第三矩形條帶貼片，第三矩形條帶貼片的下邊延伸至介質(zhì)基板的下底邊緣，接地板由第四矩形貼片和不規(guī)則圓貼片組成，不規(guī)則圓貼片中部有一個(gè)等邊倒三角形空白塊。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板的長(zhǎng)度L＝38mm，寬度W＝23mm，厚度為1.6mm。

進(jìn)一步的，所述正六邊形環(huán)貼片的外環(huán)外接圓半徑R1＝10.74mm，內(nèi)環(huán)外接圓半徑R2＝9.58mm，正六邊形環(huán)貼片的中心到內(nèi)環(huán)外接圓的高度H＝8.3mm，正六邊形環(huán)貼片的外環(huán)外接圓與內(nèi)環(huán)外接圓之間的寬度W2＝1.16mm。

進(jìn)一步的，所述圓環(huán)貼片的外半徑R3＝4.8mm，內(nèi)半徑R4＝4.2mm，圓形環(huán)貼片的圓心至正六邊形環(huán)貼片的中心的長(zhǎng)度L5＝4mm，圓形環(huán)貼片的圓心至第二矩形條帶貼片的上邊的長(zhǎng)度L6＝4mm。

進(jìn)一步的，所述不規(guī)則橢圓環(huán)貼片的外長(zhǎng)半軸a1＝3mm，外短半軸b1＝1.5mm，內(nèi)長(zhǎng)半軸a2＝2.8mm，內(nèi)短半軸b2＝1mm，不規(guī)則橢圓環(huán)貼片的圓心到的不規(guī)則橢圓環(huán)貼片的上邊的長(zhǎng)度L3＝1.25mm，橢圓環(huán)貼片的圓心至正六邊形環(huán)貼片的中心的長(zhǎng)度L4＝2mm。

進(jìn)一步的，所述第一矩形條帶貼片的高度L1＝1.4mm，寬度W1＝17.9mm，第一矩形條帶貼片的下邊至正六邊形環(huán)帶貼片的中心的高度L2＝8.6mm。

進(jìn)一步的，所述第二矩形條帶貼片的寬度W3＝2mm，第二矩形條帶貼片的上邊至第三矩形條帶貼片的上邊的高度L7＝2mm。

進(jìn)一步的，所述第三矩形條帶貼片的寬度W4＝3mm，第三矩形條帶貼片的上邊延伸至介質(zhì)基板的下底邊緣的長(zhǎng)度L8＝13mm。

進(jìn)一步的，所述接地板由矩形貼片和不規(guī)則圓貼片組成，不規(guī)則圓貼片中部設(shè)置有等邊倒三角形空白塊。

進(jìn)一步的，所述接地板的上邊寬度W7＝8.72，接地板的矩形塊寬度W＝23mm，高度L13＝6mm，接地板的上邊至等邊倒三角形的上邊的長(zhǎng)度L9＝1.65mm，等邊倒三角形空白塊的邊長(zhǎng)W6＝4.33mm，高度L10＝3.75mm，等邊倒三角形空白塊的底端至不規(guī)則圓貼片的圓心的距離L11＝3.6mm，不規(guī)則圓貼片的圓心至介質(zhì)基板的下底邊緣的長(zhǎng)度L12＝3mm，不規(guī)則圓貼片的半徑R5＝10mm，不規(guī)則圓貼片與矩形塊的交點(diǎn)到介質(zhì)基板側(cè)邊的距離W5＝1.96mm，不規(guī)則圓貼片與矩形塊的左交點(diǎn)到不規(guī)則圓貼片與矩形塊的右交點(diǎn)之間的寬度W8＝19.08mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以獲得包括以下技術(shù)效果：

能降低回波損耗，增加了天線帶寬，天線具有三個(gè)工作頻段，能夠滿足RFID、WLAN和WiMAX技術(shù)領(lǐng)域使用。

當(dāng)然，實(shí)施本實(shí)用新型的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線的正面圖；

圖2為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線的背面圖；

圖3a為本實(shí)用新型天線I的正反兩面合并圖；

圖3b為本實(shí)用新型天線II的正反兩面合并圖；

圖3c為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線的正反兩面合并圖；

圖4為本實(shí)用新型圖3a、圖3b及圖3c中的天線的回波損耗圖；

圖5a及圖5b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在2.45GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；

圖6a及圖6b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在3.5GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；

圖7a及圖7b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在5.5GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖。

圖中：1.介質(zhì)基板；2.正六邊形環(huán)貼片；3.圓環(huán)貼片；4.橢圓環(huán)貼片；5.第一矩形條帶貼片；6.第二矩形條帶貼片；7.第三矩形條帶貼片；8.接地板；i.天線I的回波損耗曲線；j.天線II的回波損耗曲線；k.本實(shí)用新型天線的回波損耗曲線。

具體實(shí)施方式

以下將配合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，藉此對(duì)本實(shí)用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。

如圖1及圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一種基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線，包括介質(zhì)基板1、輻射貼片和接地板8，輻射貼片和接地板8沿介質(zhì)基板1中心線對(duì)稱布置，接地板8在介質(zhì)基板1背面下方。所述輻射貼片包括正六邊形環(huán)貼片2、圓環(huán)貼片3、橢圓環(huán)貼片4，第一矩形條帶貼片5，第二矩形條帶貼片6，以及第三矩形條帶貼片7。介質(zhì)基板1正面上方設(shè)有正六邊形環(huán)貼片2，正六邊形環(huán)貼片2的內(nèi)底部與圓環(huán)貼片3重疊連接，圓環(huán)貼片3上面與不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4重疊連接，第一矩形條帶貼片5位于正六邊形環(huán)貼片2上方并且有一部分重疊連接，第二矩形條帶貼片6的上邊穿過(guò)正六邊形環(huán)貼片2與圓形環(huán)貼片3的重疊連接處并凸出一小部分，第二矩形條帶貼片6的下邊連接第三矩形條帶貼片7，第三矩形條帶貼片7的下邊延伸至介質(zhì)基板1的下底邊緣，接地板8由第四矩形貼片和不規(guī)則圓貼片組成，不規(guī)則圓貼片中部有一個(gè)等邊倒三角形空白塊。

介質(zhì)基板1為環(huán)氧樹(shù)脂板(FR4)，相對(duì)介電常數(shù)εr＝4.4，介質(zhì)損耗為0.02。條帶貼片為饋電傳輸線，特性阻抗為50Ω。介質(zhì)基板1的長(zhǎng)度L＝38mm，寬度W＝23mm，厚度為1.6mm。正六邊形環(huán)貼片2的外環(huán)外接圓半徑R1＝10.74mm，內(nèi)環(huán)外接圓半徑R2＝9.58mm，正六邊形環(huán)貼片2的中心到內(nèi)環(huán)外接圓的高度H＝8.3mm，正六邊形環(huán)貼片2的外環(huán)外接圓與內(nèi)環(huán)外接圓之間的寬度W2＝1.16mm。圓環(huán)貼片3的外半徑R3＝4.8mm，內(nèi)半徑R4＝4.2mm，圓形環(huán)貼片3的圓心至正六邊形環(huán)貼片2的中心的長(zhǎng)度L5＝4mm，圓形環(huán)貼片3的圓心至第二矩形條帶貼片6的上邊的長(zhǎng)度L6＝4mm。所述不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4的外長(zhǎng)半軸a1＝3mm，外短半軸b1＝1.5mm，內(nèi)長(zhǎng)半軸a2＝2.8mm，內(nèi)短半軸b2＝1mm，不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4的圓心到的不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4的上邊的長(zhǎng)度L3＝1.25mm，橢圓環(huán)貼片4的圓心至正六邊形環(huán)貼片2的中心的長(zhǎng)度L4＝2mm。所述第一矩形條帶貼片5的高度L1＝1.4mm，寬度W1＝17.9mm，第一矩形條帶貼片5的下邊至正六邊形環(huán)帶貼片2的中心的高度L2＝8.6mm。所述第二矩形條帶貼片6的寬度W3＝2mm，第二矩形條帶貼片6的上邊至第三矩形條帶貼片7的上邊的高度L7＝2mm。所述第三矩形條帶貼片7的寬度W4＝3mm，第三矩形條帶貼片7的上邊延伸至介質(zhì)基板1的下底邊緣的長(zhǎng)度L8＝13mm。所述接地板8由矩形貼片和不規(guī)則圓貼片組成，不規(guī)則圓貼片中部設(shè)置有等邊倒三角形空白塊。所述接地板8的上邊寬度W7＝8.72，接地板8的矩形塊寬度W＝23mm，高度L13＝6mm，接地板8的上邊至等邊倒三角形的上邊的長(zhǎng)度L9＝1.65mm，等邊倒三角形空白塊的邊長(zhǎng)W6＝4.33mm，高度L10＝3.75mm，等邊倒三角形空白塊的底端至不規(guī)則圓貼片的圓心的距離L11＝3.6mm，不規(guī)則圓貼片的圓心至介質(zhì)基板1的下底邊緣的長(zhǎng)度L12＝3mm，不規(guī)則圓貼片的半徑R5＝10mm，不規(guī)則圓貼片與矩形塊的交點(diǎn)到介質(zhì)基板側(cè)邊的距離W5＝1.96mm，不規(guī)則圓貼片與矩形塊的左交點(diǎn)到不規(guī)則圓貼片與矩形塊的右交點(diǎn)之間的寬度W8＝19.08mm。

圖3a、圖3b，及圖3c為微帶天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程圖。

圖3a為天線I的正反兩面合并圖，天線I為初始設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)，它包括正六邊形環(huán)貼片2、矩形地板和第一矩形條帶貼片5，第二矩形條帶貼片6，以及第三矩形條帶貼片7，第一矩形條帶貼片5與正六邊形環(huán)貼片上邊重疊連接，第二矩形條帶貼片6與正六邊形環(huán)貼片下邊重疊連接，第二矩形條帶貼片6的下邊與第三矩形條帶貼片7上邊連接，第三矩形條帶貼片7的下邊延伸至介質(zhì)基板1的下底邊緣。輻射單元通過(guò)SMA接頭饋電后，電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)第一矩形條帶貼片5，第二矩形條帶貼片6，以及第三矩形條帶貼片7直至正六邊形環(huán)帶貼片2上邊的第一矩形條帶貼片5的兩端，該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為44.02mm，此時(shí)天線工作在兩個(gè)頻段，但回波損耗參數(shù)不好，得到靠近WLAN和WiMAX工作頻段。

圖3b為天線II的正反兩面合并圖；天線II是在圖3a所示的天線I基礎(chǔ)上，在正六邊形環(huán)貼片2內(nèi)部增加圓形環(huán)貼片3和不規(guī)則橢圓形環(huán)貼片4，正六邊形環(huán)貼片2的內(nèi)環(huán)底部與圓環(huán)貼片3重疊連接，圓環(huán)貼片3上方與不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4重疊連接，原來(lái)的第二矩形條帶貼片6的上邊穿過(guò)正六邊形環(huán)貼片2與圓環(huán)貼片3的重疊連接處并凸出一小部分。此時(shí)電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)第二矩形條帶貼片6，以及第三矩形條帶貼片7和圓環(huán)貼片3直至不規(guī)則橢圓環(huán)貼片4頂端,該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為42.67mm，天線依然工作在兩個(gè)頻段，回波損耗參數(shù)有改善，得到更靠近WLAN和WiMAX工作頻段的頻譜段。

為了獲取三個(gè)工作頻段，同時(shí)改善上面獲得的工作頻段，如圖3c所示的正反兩面合并圖，在矩形地板上采用了等邊三角形和不規(guī)則橢圓的缺陷地板結(jié)構(gòu)，缺陷三角形邊長(zhǎng)W6＝4.33mm，高L10＝3.75mm。三角形缺陷的尺寸和位置在一定程度上影響了天線的諧振頻率和阻抗帶寬。通過(guò)在不規(guī)則圓弧形缺陷地結(jié)構(gòu)的合適位置蝕刻三角形缺陷，仿真發(fā)現(xiàn)天線共出現(xiàn)了三個(gè)頻段且?guī)捿^寬，匹配較好，因?yàn)槿毕莸亟Y(jié)構(gòu)能夠激發(fā)和改善諧振頻率。此時(shí)電流從饋電點(diǎn)流經(jīng)第二矩形條帶貼片6，直至第三矩形條帶貼片7上邊,該電流流經(jīng)的路徑長(zhǎng)為15mm，由于缺陷地結(jié)構(gòu)，改變了此處的頻率特性，從而獲得了三個(gè)頻段。這樣，在沒(méi)有增加整體體積的情況下得到覆蓋RFID、WLAN和WiMAX工作頻段的天線。

使用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)天線的回波損耗參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，圖3a、圖3b，及圖3c三種天線的回波損耗曲線如圖4所示。圖4中曲線i為天線I的回波損耗曲線，由曲線i看出：天線I工作在工作頻段為2.21～2.53GHz和4.64～4.80GHz，諧振頻率分別為2.35GHz和4.72GHz，天線在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-14.86dB和-10.79dB。圖4中曲線j為天線II的回波損耗曲線，由曲線j看出：天線II的工作頻段為2.15～2.40GHz和3.16～3.41GHz，諧振頻率分別為2.27GHz和3.26GHz，天線在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-16.52dB和-12.19dB。圖4中曲線k為本實(shí)用新型的回波損耗曲線，由曲線k看出：本實(shí)用新型天線工作頻段分別為2.30～2.53GHz、3.35～4.54GHZ和4.68～6.18GHz，諧振頻率分別為2.42GHz、3.63GHz和5.56GHz。本實(shí)用新型天線在諧振點(diǎn)處的回波損耗分別為-28.89dB,-22.80dB和-20.72dB，相比天線I和天線II，回波損耗更低，顯示出天線良好的匹配特性。

圖5a及圖5b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在2.45GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；圖6a及圖6b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在3.5GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖；圖7a及圖7b為本實(shí)用新型基于缺陷地結(jié)構(gòu)的三頻微帶天線在5.5GHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖。從圖中可以看出：本實(shí)施例的天線的方向圖特性在2.29～2.52GHz、3.35～4.54GHZ和4.68～6.17GHz工作頻段內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，具有良好的方向性。所以，本實(shí)用新型天線具有了三個(gè)工作頻段，能夠滿足RFID、WLAN和WiMAX技術(shù)領(lǐng)域使用。

上述說(shuō)明示出并描述了本實(shí)用新型的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。