雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線的制作方法
【專利摘要】雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線涉及一種縫隙天線，該天線由三個相互垂直放置的單極化天線(13)組成；每個天線(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)、微帶饋線(4)；金屬地(2)上有輻射槽縫(3)和多條平行柵縫(6)；輻射槽縫(3)一端短路，另一端開路；輻射槽縫(3)近開路端部分有兩排金屬化過孔(7)陣列形成低阻槽縫(8)；輻射槽縫(3)其余部分是高阻槽縫(9)，微帶饋線(4)一端是天線端口(10)，微帶饋線(4)另一端開路跨過高阻槽縫(9)在邊緣(11)通過短路針(12)與金屬地(2)連接。該天線多頻帶工作，可減少天線尺寸、交叉極化、遮擋和改善隔離。
【專利說明】
雙頻柵縫地金屬過孔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，尤其是一種雙頻柵縫地金屬過孔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。較大的金屬地會對天線的輻射產(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，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雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線，該天線不僅可以有多個工作頻帶，而且多個頻帶可以分別調(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)明的雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線包括三個相互垂直放置的單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線;每個單極化的柵縫地金屬過孔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、微帶饋線;介質(zhì)基板的一面是金屬地，介質(zhì)基板的另一面是微帶饋線的導(dǎo)帶;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;金屬地上多條平行柵縫構(gòu)成的柵縫陣列，柵縫的形狀是矩形，柵縫位于輻射槽縫的四周，柵縫與輻射槽縫相互垂直;柵縫的一端短路;柵縫的另一端開路，位于介質(zhì)基板的邊緣;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，其槽縫的兩個邊緣，有兩排金屬化過孔陣列，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)生一個頻率較低的低頻工作頻帶和一個頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化過孔穿越介質(zhì)基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質(zhì)基板的另一面;金屬地也是所述的微帶饋線的接地面，微帶饋線的一端是天線的端口，微帶饋線的導(dǎo)帶的另一端跨過高阻槽縫，在高阻槽縫的邊緣，通過短路針與金屬地連接。
[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]改變柵縫陣列中相鄰柵縫的間距、柵縫的寬度、柵縫短路端離輻射槽縫的距離，可以改變天線的工作頻率、工作頻帶的寬度和輻射槽縫的電長度。
[0008]金屬化過孔陣列中，改變相鄰金屬化過孔的間距，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]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。
[0010]金屬化過孔陣列中，相鄰金屬化過孔的間距要小于十分之一波長。
[0011]柵縫的電長度不應(yīng)該取在四分之一，以避免引起諧振輻射，造成交叉極化的上升。
[0012]雙頻柵縫地金屬過孔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、微帶饋線導(dǎo)帶在輻射槽縫的位置也可以對天線的工作頻率和匹配程度進行調(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工作頻帶，而且改變低阻槽縫與高阻槽縫的相對長度和阻抗，可以分別調(diào)整兩個工作頻帶的位置。金屬地上的柵縫對輻射槽縫形成周期性的加載，又使得輻射槽縫變成周期性的慢波結(jié)構(gòu)，進一步減小了天線的電尺寸；同時由于柵縫的方向與輻射槽縫的方向垂直，抑制了金屬地上沿輻射槽縫方向的電流，并且使得沿輻射槽縫方向的剩余的電流分布的更集中，從而減小了交叉極化的輻射，改善了天線端口之間的隔離，也減小了金屬地的尺寸，降低了金屬地的遮擋效應(yīng)。由于輻射槽縫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)進一步降低。
[0013]有益效果:本發(fā)明的雙頻柵縫地金屬過孔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天線的電尺寸、實現(xiàn)小型化，同時該天線不僅可以有多個頻帶，而且多個頻帶可以分別調(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】
[0014]圖1為雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線中單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中有:介質(zhì)基板1、金屬地2、輻射槽縫3、微帶饋線4、導(dǎo)帶5、柵縫6、金屬化過孔7、低阻槽縫8、高阻槽縫9、端口 10、邊緣11、短路針12和單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線13。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]本發(fā)明所采用的實施方案是:雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線包括三個相互垂直放置的單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線13;每個單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線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、微帶饋線4;介質(zhì)基板I的一面是金屬地2，介質(zhì)基板I的另一面是微帶饋線4的導(dǎo)帶5;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;金屬地2上多條平行柵縫6構(gòu)成的柵縫6陣列，柵縫6的形狀是矩形，柵縫位于輻射槽縫3的四周，柵縫6與輻射槽縫3相互垂直;柵縫6的一端短路;柵縫6的另一端開路，位于介質(zhì)基板I的邊緣;輻射槽縫3的一端短路，另一端開路;在輻射槽縫3靠近開路端的部分，其槽縫的兩個邊緣，有兩排金屬化過孔7陣列，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)生一個頻率較低的低頻工作頻帶和一個頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化過孔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;金屬地2也是所述的微帶饋線4的接地面，微帶饋線4的一端是天線的端口 10，微帶饋線4的導(dǎo)帶5的另一端跨過高阻槽縫9，在高阻槽縫9的邊緣11，通過短路針12與金屬地2連接。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]改變柵縫6陣列中相鄰柵縫6的間距、柵縫6的寬度、柵縫6短路端離輻射槽縫3的距離，可以改變天線的工作頻率、工作頻帶的寬度和輻射槽縫3的電長度。
[0022]金屬化過孔陣列7中，改變相鄰金屬化過孔的間距，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。
[0023]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。
[0024]金屬化過孔7陣列中，相鄰金屬化過孔7的間距要小于十分之一波長。
[0025]柵縫6的電長度不應(yīng)該取在四分之一，以避免引起諧振輻射，造成交叉極化的上升。
[0026]雙頻柵縫地金屬過孔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、微帶饋線4的導(dǎo)帶5在輻射槽縫3的位置和寬度也可以對天線的工作頻率和匹配程度進行調(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工作頻帶，而且改變低阻槽縫8與高阻槽縫9的相對長度、位置和阻抗，可以分別調(diào)整兩個工作頻帶的位置。金屬地2上的柵縫6對輻射槽縫3形成周期性的加載，又使得輻射槽縫3變成周期性的慢波結(jié)構(gòu)，進一步減小了天線的電尺寸；同時由于柵縫6的方向與輻射槽縫3的方向垂直，抑制了金屬地2上沿輻射槽縫3方向的電流，并且使得沿輻射槽縫3方向的剩余的電流分布的更集中，從而減小了交叉極化的輻射，改善了天線端口之間的隔離，也減小了金屬地2的尺寸，降低了金屬地2的遮擋效應(yīng)。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)進一步降低。
[0027]在工藝上，雙頻柵縫地金屬過孔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現(xiàn)。其中金屬化過孔7可以是空心金屬通孔也可以是實心金屬孔，金屬通孔的形狀可以是圓形，也可以是方形或者其他形狀的。在制造上，三個單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線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。
[0028]根據(jù)以上所述，便可實現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1.一種雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于該天線包括三個相互垂直放置的單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線(13);每個單極化的柵縫地金屬過孔階躍阻抗天線(13)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)、微帶饋線(4);介質(zhì)基板(I)的一面是金屬地(2)，介質(zhì)基板(I)的另一面是微帶饋線(4)的導(dǎo)帶(5);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；金屬地(2)上多條平行柵縫(6)構(gòu)成的柵縫(6)陣列，柵縫(6)的形狀是矩形，柵縫位于輻射槽縫(3)的四周，柵縫(6)與輻射槽縫(3)相互垂直;柵縫(6)的一端短路；柵縫(6)的另一端開路，位于介質(zhì)基板(I)的邊緣;輻射槽縫(3)的一端短路，另一端開路;在輻射槽縫(3)靠近開路端的部分，其槽縫的兩個邊緣，有兩排金屬化過孔(7)陣列，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)生一個頻率較低的低頻工作頻帶和一個頻率較高的高頻工作頻帶;金屬化過孔(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;金屬地(2)也是所述的微帶饋線(4)的接地面，微帶饋線(4)的一端是天線的端口(10)，微帶饋線(4)的導(dǎo)帶(5)的另一端跨過高阻槽縫(9)，在高阻槽縫(9)的邊緣(11)，通過短路針(12)與金屬地(2)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻柵縫地金屬過孔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所述的一種雙頻柵縫地金屬過孔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所述的一種雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于改變柵縫(6)陣列中相鄰柵縫(6)的間距、柵縫(6)的寬度、柵縫(6)短路端離輻射槽縫(3)的距離，可以改變天線的工作頻率、工作頻帶的寬度和輻射槽縫(3)的電長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻柵縫地金屬過孔階躍阻抗的三極化半槽天線，其特征在于金屬化過孔(7)陣列中，改變相鄰金屬化過孔(7)的間距，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。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻柵縫地金屬過孔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】H01Q1/48GK105896058SQ201610218717
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】劉蕾蕾, 徐心淼
【申請人】南京郵電大學(xué)