同時具有穩(wěn)定方向圖和良好帶外抑制能力的槽加載超寬帶單極子天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種同時具有穩(wěn)定方向圖和良好帶外抑制能力的 槽加載超寬帶單極子天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，為了滿足現(xiàn)代通信終端的小型化趨勢，減小通信設(shè)備 的尺寸，將射頻前端進(jìn)行集成設(shè)計已經(jīng)成為一個相當(dāng)熱門的課題。將多種設(shè)備集成設(shè)計在 一起，在保證甚至改善其原有性能的前提下，可以十分有效地減小通信設(shè)備的尺寸，同時減 少后期的調(diào)試難度，能更好的實現(xiàn)器件之間的良好匹配。天線與濾波器的集成設(shè)計就是基 于諸等優(yōu)勢而提出的，使天線在滿足其輻射方向圖和增益的情況下，還具良好的頻率選擇 性。具有濾波特性的天線，在運用于發(fā)射端時，可以只在規(guī)定的頻帶內(nèi)輻射；運用于接收端 時，又可用來防止接收機受到工作頻帶以外的干擾。
[0003] 另一方面，自2002年聯(lián)邦通信委員會提出UWB超寬帶的頻段范圍3. 1GHz~ 10. 8GHz，UWB技術(shù)及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就以不易產(chǎn)生干擾、數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點成為目前無線 領(lǐng)域的一個研究熱點。應(yīng)用于UWB頻段的天線和濾波器設(shè)計均得到了廣泛的研究。
[0004] 基于以上技術(shù)背景，一種同時具有穩(wěn)定方向圖和良好帶外抑制能力的超寬帶天線 設(shè)計具有十分優(yōu)異的理論研究價值與工業(yè)運用前景。本設(shè)計提出了一種具有簡單結(jié)構(gòu)的小 型化超寬帶天線設(shè)計，作為天線，一方面，其具有穩(wěn)定方向圖和邊射增益，很好的解決了現(xiàn) 在UWB天線設(shè)計在方向圖穩(wěn)定設(shè)計方面的設(shè)計難點；另一方面，該天線的設(shè)計過程中加入 了 UWB濾波器進(jìn)行集成設(shè)計，使天線還同時具有了良好的阻帶抑制能力，可以很有效的減 小射頻前端的尺寸，更好的滿足電路設(shè)計中對小型化的需求。該設(shè)計機構(gòu)簡單緊湊，增益穩(wěn) 定，方向圖穩(wěn)定，阻帶抑制能力強，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種同時具有穩(wěn)定方向圖和良好帶外抑制能力 的槽加載超寬帶單極子天線，該天線的輻射貼片采用槽線結(jié)構(gòu)，在已有的類橢圓形貼片內(nèi) 部嵌入另一個類橢圓結(jié)構(gòu)，用較小類橢圓貼片的奇模抑制較大類橢圓結(jié)構(gòu)的偶模，實現(xiàn)天 線的方向圖穩(wěn)定的設(shè)計；天線的多模諧振器部分通過交指結(jié)構(gòu)耦合到輻射貼片后端，交指 耦合線和多模諧振器為天線提供良好的阻帶抑制能力。多模諧振器和雙邊的交指結(jié)構(gòu)可視 為超寬帶濾波器；將多模諧振器和交指耦合線用微帶饋線全部代替后，即：介質(zhì)基板上只 有輻射貼片和微帶饋線時，可視為一個具有穩(wěn)定增益和方向圖的，但是不具有阻帶抑制能 力的天線。在不改變該天線的尺寸的前提下，在微帶饋線上加入交指結(jié)構(gòu)和多模諧振器，實 現(xiàn)濾波器和天線的集成設(shè)計，設(shè)計出具有濾波特性的超寬帶天線，其具有穩(wěn)定的方向圖和 阻帶抑制能力，同時，還具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，易于制造等優(yōu)勢。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種同時具有穩(wěn)定方向圖和良好帶外抑制能力的槽加載超寬帶單極子天線，包括 介質(zhì)基板、輻射貼片、交指形耦合線、多模諧振器、微帶饋線、接地板和同軸電纜；介質(zhì)基板 上表面緊貼設(shè)置有輻射貼片、交指形耦合線、多模諧振器、微帶饋線。輻射貼片與多模諧振 器通過交指形耦合線連接，多模諧振器的另一端通過同樣的交指結(jié)構(gòu)與微帶饋線連接；介 質(zhì)基板下表面的靠下端部分緊貼設(shè)置有接地板；所述同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體和介質(zhì)基板上表面 的微帶饋線相連接，同軸電纜的外導(dǎo)體和介質(zhì)基板的下表面的接地板連接。
[0008] 微帶饋線位于介質(zhì)基板上表面，一端接交指耦合線，另一端接50Q同軸電纜內(nèi)導(dǎo) 體，是天線的饋電部分，其寬度為AW1 = 3mm~4mm ;交指稱合線結(jié)構(gòu)包括兩個相同部分， 一個用于連接輻射貼片和多模諧振器，另一個用于連接微帶饋線和多模諧振器。與多模諧 振器相連的微帶線的長度2*FL3 = 13mm~14mm，寬度FW3 = 0. 4mm~0. 6mm ;與福射貼片 和微帶饋線相連的部分，每根小的矩形微帶線的長度均為FL2 = 6mm~7mm，寬度為FW2 = 0? 3mm ~0? 5mm〇
[0009] 進(jìn)一步，所述輻射貼片由兩個類橢圓形貼片組成，每個類橢圓形貼片是由兩個半 橢圓形拼接而成，這兩個半橢圓形具有相同的長軸，但離心率各不相同；在較大的類橢圓形 內(nèi)部做環(huán)狀槽線，得到包含于較大類橢圓性貼片的較小的類橢圓形貼片，所做的槽也是類 橢圓環(huán)形槽。較大的類橢圓貼片的半長軸AR1 = 8mm~9_，其組成的兩個半橢圓的半短軸 長分別為7mm~8mm和8mm~9mm。較小的類橢圓貼片嵌在較大類橢圓貼片的內(nèi)部，兩者 不接觸。類捕圓槽的半長軸AR2 = 3mm~4mm,半短軸分別為3. 3mm~4. 5mm和2. 5mm~ 3. 5mm〇較小類捕圓貼片的半長軸AR3 = 2mm~3mm，半短軸分別為3. 5mm~4. 5mm和2mm~ 3mm。類橢圓槽和較小橢圓貼片的圓心間距Adi = 0? 1mm~0? 2mm。
[0010] 進(jìn)一步，所述多模諧振器部分由扇形圓環(huán)形貼片和垂直于交指線的矩形微帶線組 成，該矩形微帶線的一端和環(huán)形貼片相連，另一端和交指結(jié)構(gòu)中的長的微帶線相連。扇形圓 環(huán)形貼片的外環(huán)半徑FR1 = 5mm~6mm，內(nèi)環(huán)半徑FR2 = 1mm~2mm，兩個扇形圓環(huán)的圓心 間距 Fdl = 1mm ~2mm。
[0011] 進(jìn)一步，所述介質(zhì)基板為1?(^61^43508，其相對介電常數(shù)為3.48，損耗正切角為 0? 0037,基板厚度 H = 1. 524mm。
[0012] 進(jìn)一步，所述接地板位于介質(zhì)基板的下表面，接地板的上端為凸形圓弧，圓弧的半 長軸為0. 5*W，半短軸為GL1+GL2-GL3,為了更好的匹配，圓弧的頂端開有矩形槽，槽的長度 GL1 = 3. 5mm ~4. 5mm,寬度 GW1 = 5mm ~6mm。
[0013] 進(jìn)一步，所述50Q同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)導(dǎo)體接介質(zhì)基板上表面的微帶饋線，同軸 電纜的外導(dǎo)體接位于介質(zhì)基板下表面的接地板。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：1)通過天線結(jié)構(gòu)和濾波器結(jié)構(gòu)的集成設(shè)計，使器件同時 具有天線的輻射特性和濾波器的頻率選擇特性。該天線的輻射貼片部分通過大小兩個類橢 圓貼片之間的相互耦合作用，使天線具有穩(wěn)定的增益和方向圖，多模諧振器部分為天線提 供了良好的阻帶抑制作用。2)該天線可以工作在UWB 3. 1GHz~10. 6GHz頻段，在這個超寬 帶范圍內(nèi)，均具有穩(wěn)定的方向圖和可實現(xiàn)增益，可作為發(fā)射天線和接收天線；3)由于是集 成設(shè)計，因此具有小型化，結(jié)構(gòu)緊湊、易于制造調(diào)試等優(yōu)勢，同時，外形簡單美觀。
【附圖說明】
[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 說明：
[0016] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的后視圖和側(cè)視圖；
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