本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及小型化共面波導(dǎo)（CPW）饋電寬帶印刷天線，包括第一U形單極子、第二U形單極子、CPW饋線、CPW縫隙、介質(zhì)基板；本實(shí)用新型專利技術(shù)通過同時(shí)激勵(lì)起三個(gè)輻射單元，即低頻段為第一U形單極子和第二U形單極子作為主輻射體，中頻段為第一U形單極子作為主輻射體，高頻段為CPW饋線作為主輻射體，從而拓展了天線的工作帶寬。本實(shí)用新型專利技術(shù)具有天線結(jié)構(gòu)簡單、小型化、寬頻帶和整個(gè)頻帶內(nèi)保持輻射方向圖穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，適用于以高速無線個(gè)域網(wǎng)、寬帶無線局域網(wǎng)為代表的寬帶通信系統(tǒng)，以及其它對帶寬及頻帶內(nèi)方向圖穩(wěn)定性要求較高的天線設(shè)計(jì)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于無線通信技術(shù)的天線設(shè)計(jì)
，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。
技術(shù)介紹
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。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(shí)別網(wǎng)絡(luò)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著移動(dòng)通信事業(yè)在世界范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)通信系統(tǒng)在不斷演進(jìn)。移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)從第三代WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA移動(dòng)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)IMT-Advanced系統(tǒng)。歐盟委員會(huì)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(dòng)通信系統(tǒng)的研發(fā)。第五代移動(dòng)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(dòng)國家863計(jì)劃《第五代移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)的容量和更新提出了巨大的挑戰(zhàn)。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(lì)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。考慮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)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)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。本技術(shù)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（1a）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。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。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。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。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。CPW饋線與同軸探針相連，使用同軸探針進(jìn)行饋電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）天線結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。（2）提出同時(shí)激勵(lì)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。（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。附圖說明圖1為本技術(shù)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）。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）。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)。圖4為圖1中天線工作在2GHz的X-Y輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖5為圖1中天線工作在2GHz的Y-Z輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖6為圖1中天線工作在3GHz的X-Y輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖7為圖1中天線工作在3GHz的Y-Z輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖8為圖1中天線工作在4.44GHz的X-Y輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖9為圖1中天線工作在4.44GHz的Y-Z輻射方向圖，其中：表示仿真輻射方向圖。圖10為圖1中天線增益的仿真圖，其中：表示仿真的增益值。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)施方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。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。CPW饋線3與同軸探針相連，使用同軸探針進(jìn)行饋電。第一U形單極子1下臂1a、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。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1.6mm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。本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)天線工作在較低頻段時(shí)，第一U形單極子1和第二U形單極子2一起作為主輻射體，天線工作在單極子模式，調(diào)整第一U形單極子1和第二U形單極子2的總長度、第一U形單極子1和第二U形單極子2之間縫隙的相對位置和長度以及微帶線寬帶，可調(diào)節(jié)低頻段的工作頻率和阻抗匹配，此時(shí)電流分布集中在第一U形單極子1和第二U形單極子2上。如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)天線工作在中間頻段時(shí)，第一U形單極子1作為主輻射體，天線工作在單極子模式，調(diào)整第一U形單極子1的長度和微帶線寬度，可調(diào)節(jié)中間頻段的工作頻率和阻抗匹配，電流分布集中在第一U形單極子1上。如圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)天線工作在較高頻段時(shí)，天線工作為單極子模式，調(diào)整CPW饋線3的長度和寬度，可調(diào)節(jié)單極子模式的工作頻率和阻抗匹配，電流分布集中在CPW饋線3上，CPW饋線3伸出金屬地板部分長度約為四分之一個(gè)波長。因此本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線，其特征在于，它包括：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（1a）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。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種小型化共面波導(dǎo)饋電寬帶印刷天線，其特征在于，它包括：
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（1a）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...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：潘國平，蘇，李其福，毛南平，蔣知彧，萬勝輝，王喜權(quán)，羌琦，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍六三六八零部隊(duì)，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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