一款小尺寸平板梯型臂超寬帶天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于小型天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小尺寸平板梯型臂超寬帶天線，包括位于天線背面的開槽地極，天線正面包括天線輻射極子、饋電線和共振片，所述的天線輻射極子包括三個(gè)臂：左臂、右臂和右上臂，左臂為梯形結(jié)構(gòu)，梯形角為45度，所述的共振片位于左側(cè)臂與饋電線之間，右臂和上臂相互垂直，位于饋電線的右側(cè)。本發(fā)明專利技術(shù)的天線具有尺寸較小、頻帶較寬、單向增益較高的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于小型天線
，涉及一種超寬帶天線。
技術(shù)介紹
超寬帶技術(shù)的不斷進(jìn)步開創(chuàng)了信息科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)嶄新的局面。更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，更強(qiáng)的保密性能，應(yīng)用范圍的極大擴(kuò)展，這都是超寬帶技術(shù)具有的無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。性能良好的超寬帶天線是實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵，超寬帶天線同常規(guī)窄帶天線的顯著區(qū)別是:超寬帶天線帶寬均在數(shù)GHz左右，有的甚至高達(dá)數(shù)十GHz，常規(guī)窄帶天線帶寬僅約為幾百M(fèi)Hz或更小，超寬帶天線頻譜范圍極寬，但輻射增益較窄帶天線顯著下降。實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，如高速短距離無線數(shù)據(jù)傳輸，可能采用超寬帶通信技術(shù)替代現(xiàn)有的藍(lán)牙技術(shù)，超寬帶信號隨距離的增加衰減嚴(yán)重，故超寬帶天線應(yīng)具有較高的天線增益，以滿足信號傳輸距離的要求。尺寸較小的超寬帶天線便于應(yīng)用在便攜，低功耗等小型設(shè)備上，因此小型化是天線設(shè)計(jì)技術(shù)中的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種尺寸較小、頻帶較寬、單向增益較高的小型化的高增益單極超寬帶平板天線設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:一款小尺寸平板梯型臂超寬帶天線，包括位于天線背面的開槽地極，天線正面包括天線輻射極子、饋電線I和共振片5，所述的天線輻射極子包括三個(gè)臂:左臂2、右臂4和右上臂3，左臂2為梯形結(jié)構(gòu)，梯形角為45度，所述的共振片5位于左側(cè)臂與饋電線之間，右臂4和上臂3相互垂直，位于饋電線的右側(cè)。作為優(yōu)選實(shí)施發(fā)昂是，所述的小尺寸平板梯型臂超寬帶天線，其特征在于，天線的尺寸為16mmX 16mm,開槽地極的寬度和高度分別為12.4mmX 11.8mm,左臂2的梯形底邊長度Ll=2mm，左臂2和饋電線間共振片的寬度為L2=l.5mm ;天線上臂3與天線右臂4距離L3=2.2mm。本專利技術(shù)通過添加接地板開槽結(jié)構(gòu)有效縮小天線尺寸，使用多臂極子結(jié)構(gòu)有效地增大天線增益，使用一個(gè)梯形側(cè)臂來調(diào)節(jié)天線與共面共振片間的負(fù)載電容，有效增大天線的阻抗帶寬，達(dá)到指定性能。本專利技術(shù)的天線外形為正方形，適合規(guī)律排布并組成天線陣列，天線增益較高，近距離數(shù)據(jù)傳輸抗衰減能力強(qiáng)，是一種性能較好的新型超寬帶天線。附圖說明圖1天線正面圖單位(mm)。圖2天線背面圖單位(mm)。圖3天線的回波損耗Sll隨頻率變化曲線。圖4天線的方向圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行說明。本專利技術(shù)對天線背向金屬地極開矩形槽處理，調(diào)整矩形槽邊框距離輻射單元的距離實(shí)現(xiàn)天線阻抗帶寬的微調(diào)節(jié)，天線極子采用三臂不對稱結(jié)構(gòu)，天線結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。開槽地極增加了天線的有效電尺寸，金屬地極開矩形槽6后，形成環(huán)形金屬地極7，地極電流由原來的金屬膜內(nèi)環(huán)流改成沿著金屬膜邊框的環(huán)流模式，電流的環(huán)形流動(dòng)增加了天線的電尺寸，該方法可有效增大天線阻抗帶寬，降低天線最低頻率。天線輻射極子左側(cè)臂2為梯形結(jié)構(gòu)，梯形角為45°，梯形底高LI，梯形左側(cè)臂2與饋電線I間附加一共振片5，通過調(diào)節(jié)梯形結(jié)構(gòu)至共振片的距離L2，可調(diào)節(jié)天線輻射單元左側(cè)臂2和饋電線I間的容性加載，降低了天線的最低IOdB頻率，擴(kuò)展了天線阻抗帶寬。天線輻射單元的右橫側(cè)臂4同左側(cè)臂2的一個(gè)共同功能是抑制天線的側(cè)向福射,增大天線正向福射增益,天線福射單元上臂3通過左右位置移動(dòng)調(diào)節(jié)至右臂4邊緣的距離，以實(shí)現(xiàn)天線阻抗帶寬和天線增益間的相互協(xié)調(diào)。天線基板材料采用FR4，此種材料價(jià)格低廉，易于加工。通過仿真優(yōu)化最終確定開槽6的寬度和高度分別為12.4_X 11.8_。饋電極子采用三臂結(jié)構(gòu)，其左臂2為梯形結(jié)構(gòu)，經(jīng)優(yōu)化確定當(dāng)梯形底邊長度L12mm，梯形和饋線間共振貼片的寬度為L21.5mm時(shí)，天線的IOdB帶寬最低頻率降為4.5GHz。天線上臂3與天線右臂4距離為L32.2mm時(shí)，天線在所需帶寬4.5GHz到7.8GHz處具有達(dá)到4dB的輻射增益。以上設(shè)計(jì)滿足了天線在指定帶寬區(qū)間具有較高增益的要求，有效縮小天線的外形尺寸，使天線便于陣列集成。天線的最終尺寸為16mmX 16mm,厚度為1.6mm,微帶天線的尺寸微小,材料獲取簡單，制作工藝成熟，可作為陣列天線集成印制在同一塊PCB板上。天線的IOdB回波損耗頻率覆蓋范圍從4.5GHz到7.8GHz，帶寬為3.3GHz，天線的回波損耗S11曲線如附圖3所示。天線輻射方向圖如圖4所示，天線極子前方向增益高達(dá)到4dB，適于用作短距離高速數(shù)據(jù)通信天線，較高的增益使信號穿透能力增強(qiáng)，該天線還可應(yīng)用于諸如人體醫(yī)療檢測等的超寬帶檢測領(lǐng)域。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一款小尺寸平板梯型臂超寬帶天線，包括位于天線背面的開槽地極，天線正面包括天線輻射極子、饋電線(1)和共振片(5)，所述的天線輻射極子包括三個(gè)臂：左臂(2)、右臂(4)和右上臂(3)，左臂(2)為梯形結(jié)構(gòu)，梯形角為45度，所述的共振片(5)位于左側(cè)臂與饋電線之間，右臂(4)和右上臂(3)均為條形并相互垂直，位于饋電線(1)的右側(cè)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一款小尺寸平板梯型臂超寬帶天線，包括位于天線背面的開槽地極，天線正面包括天線輻射極子、饋電線(I)和共振片(5)，所述的天線輻射極子包括三個(gè)臂:左臂(2)、右臂(4)和右上臂(3)，左臂(2)為梯形結(jié)構(gòu)，梯形角為45度，所述的共振片(5)位于左側(cè)臂與饋電線之間，右臂⑷和右上臂⑶均為條形并相互垂直，位于饋電線⑴...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖夏，王梁，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：