一種小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)的天線設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可靠通信的頻帶內(nèi)方向 圖穩(wěn)定的小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，電磁波作為信息傳輸?shù)妮d體，發(fā)揮著越來越 重要的作用。而天線，作為無線電設(shè)備中輻射或接收無線電波的裝置，廣泛應(yīng)用于無線電通 信裝備、雷達(dá)、電子對抗設(shè)備和無線電導(dǎo)航等設(shè)備中。
[0003] 寬帶及超寬帶無線技術(shù)，由于其具有傳輸速率高、系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)，在高速無線 個(gè)域網(wǎng)、智能無線局域網(wǎng)、戶外對等網(wǎng)絡(luò)以及傳感、定位和識別網(wǎng)絡(luò)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的 應(yīng)用。隨著移動通信事業(yè)在世界范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展，移動通信系統(tǒng)在不斷演進(jìn)。移動通信 系統(tǒng)已經(jīng)從第三代WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)，發(fā)展到目前廣泛投入使用的 第四代寬帶無線移動通信網(wǎng)絡(luò)頂T-Advanced系統(tǒng)。歐盟委員會在2013年12月表示，將與 企業(yè)合作，分別拿出7億歐元和30多億歐元，用于第五代（5G)移動通信系統(tǒng)的研發(fā)。第五 代移動通信系統(tǒng)將提供全新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)都能建立起人與人、人與汽車等的聯(lián) 系，并計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)5G應(yīng)用。我國在2013年投入1. 6億人民幣，啟動國家863計(jì)劃 《第五代移動通信（5G)系統(tǒng)前期研究開發(fā)(第一期)》項(xiàng)目，"系統(tǒng)地研究5G移動通信體系 構(gòu)架、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發(fā)與利用關(guān)鍵技術(shù)"。移動用戶數(shù) 的快速增長和用戶數(shù)據(jù)量的急劇增加，對移動通信系統(tǒng)的容量和更新提出了巨大的挑戰(zhàn)。
[0004] 為了同時(shí)滿足多個(gè)系統(tǒng)的通信要求，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)共用和收發(fā)共用，也為了減小天 線間的干擾并降低成本，當(dāng)前比較成熟的技術(shù)是要求單個(gè)天線能在寬頻帶范圍內(nèi)工作。通 過激勵起單個(gè)天線的高次模，使得單天線工作在多諧振模式，從而拓展帶寬。比較典型的 是單極子天線。這種天線結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)幾個(gè)倍頻程的帶寬。但是單極子 天線在整個(gè)帶寬內(nèi)都工作在單極子模式，輻射方向圖對單極子的電長度比較敏感?？紤]到 寬帶及超寬帶天線的帶寬很寬，往往能達(dá)到幾個(gè)倍頻程，因而單極子的電尺寸在倍頻程內(nèi) 變化了幾倍，所以其輻射方向圖在倍頻程內(nèi)畸變很嚴(yán)重，而且頻率越高，畸變越明顯。多諧 振模式的單天線都存在這個(gè)問題。為了提高無線通信系統(tǒng)的有效性和保障無線通信系統(tǒng)的 可靠性，也為了降低天線的成本，設(shè)計(jì)出在寬帶和超寬帶內(nèi)保持穩(wěn)定輻射方向圖的平面型 天線，對促進(jìn)寬帶無線通信的發(fā)展具有非常積極的貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種工作頻帶內(nèi)具有穩(wěn)定 方向圖的小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線。
[0006] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天 線，包括： 第一 U形單極子（1 )，由三條寬度相同的微帶線依次連接組成； 第二U形單極子（2)，由三條寬度相同的微帶線依次連接組成； CPW饋線（3)，為一段微帶線，第一 U形單極子（1)下臂（Ia)與第二U形單極子（2)下 臂（2a)關(guān)于其鏡像對稱； CPW縫隙（4)，由兩個(gè)長度和寬度均相同的縫隙組成，關(guān)于CPW饋線（3)鏡像對稱； 介質(zhì)基板（5)，所述第一 U形單極子（1)、第二U形單極子（2)、CPW饋線（3)、CPW縫隙 (4)均設(shè)置于其一面。
[0007] 第一 U形單極子下臂和第二U形單極子下臂同時(shí)作為CPW饋電結(jié)構(gòu)的金屬地板。
[0008] 第一 U形單極子下臂與第二U形單極子下臂以及兩個(gè)CPW縫隙關(guān)于CPW饋線鏡像 對稱。
[0009] 組成第一 U形單極子和第二U形單極子的微帶線寬度相同。
[0010] 調(diào)整第一 U形單極子、第二U形單極子、CPW饋線、CPW縫隙各參數(shù)值，可使各頻段 單極子工作模式與阻抗匹配，因此整個(gè)天線的阻抗在各頻帶內(nèi)均可調(diào)節(jié)為50歐姆，實(shí)現(xiàn)整 個(gè)天線與輸入端同軸饋電端口的匹配。
[0011] CPW饋線與同軸探針相連，使用同軸探針進(jìn)行饋電。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： (1)天線結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。
[0013] (2)提出同時(shí)激勵起三個(gè)輻射單元，諧振在不同的工作頻段，拓展了天線的工作帶 寬，滿足了寬帶無線通信系統(tǒng)對帶寬的要求。
[0014] (3)采用具有相同方向圖的單極子工作模式，使得天線在整個(gè)工作頻帶內(nèi)都具有 穩(wěn)定的電磁輻射方向特性，保障了寬帶無線通信的穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明中天線的實(shí)施實(shí)例俯視圖，圖上標(biāo)注的尺寸單位均為毫米（mm)。
[0016] 圖2為圖1中天線的實(shí)施實(shí)例側(cè)視圖，圖上標(biāo)注的尺寸單位均為毫米（mm)。
[0017] 圖3為圖1中天線實(shí)施實(shí)例的反射系數(shù)仿真圖，其中：
表示仿真的反射系 數(shù)。
[0018] 圖4為圖1中天線的輻射方向圖，圖4 (a)為天線工作在2 GHz，圖4 (b)為天線 工作在3 GHz，圖4 (c)為天線工作在4. 44 GHz，其中
表示仿真輻射方向圖。
[0019] 圖5為圖1中天線增益的仿真圖，其中
>表示仿真的增益值。
[0020] 其中： 第一 U形單極子1、第二U形單極子2、CPW饋線3、CPW縫隙4、介質(zhì)基板5。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 如圖1所示，本實(shí)施例中的一種小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線的俯視圖，天 線結(jié)構(gòu)包括第一 U形單極子1、第二U形單極子2、CPW饋線3、CPW縫隙4、介質(zhì)基板5。第 一 U形單極子1與第二U形單極子2均由三條寬度相同的微帶線順次連接組成，并且第一 U形單極子1和第二U形單極子2微帶線寬度相同。
[0023] CPW饋線3與同軸探針相連，使用同軸探針進(jìn)行饋電。
[0024] 第一 U形單極子1下臂la、第二U形單極子2下臂2a同時(shí)作為CPW饋電結(jié)構(gòu)的金 屬地板。
[0025] 如圖1和2所示，介質(zhì)基板5采用相對介電常數(shù)4. 4、厚度I. 6mm的FR4板材。所 述第一 U形單極子1、第二U形單極子2、CPW饋線3、CPW縫隙4均設(shè)置于介質(zhì)基板5的同 一面。
[0026] 本發(fā)明的技術(shù)方案