CN102280705A - 三角形极子超宽带平板天线 - Google Patents

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肖夏
任中岳
单兴锰
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Tianjin University
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Abstract

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种三角形极子超宽带平板天线，包括基板，在基板的正面设置辐射极子，背面设置馈电地板，所述的辐射极子包括等腰三角形主体、与等腰三角形主体的底边相接的横长条以及与横长条相接并相互垂直的竖长条几个部分；在馈电地板上与辐射极子相对的位置开设有矩形槽，矩形槽的长度大于等腰三角形主体和横长条高度之和，宽度大于横长条的宽度，横长条与矩形槽之间存在缝隙。本发明具有尺寸小、频带宽、全向性好的优点，并且易于与有源器件集成，频带覆盖范围满足超宽带无线系统的要求。

Description

三角形极子超宽带平板天线
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种小型化、超宽带平板天线。
背景技术
近年来，超宽带无线通信技术以其超高速、超大容量、低成本、低功耗、复杂度低、保密性好等优点而备受重视，成为目前无线通信的一大研究热点。超宽带天线的设计和研究是超宽带的关键技术之一。为了适应高速集成电路应用的需求，所设计超宽带天线应具有尺寸小、易与有源器件集成、全向的辐射方向图、高的辐射效率等特点，由于平面单极天线具有尺寸小、结构紧凑、频带宽等诸多的优点，使其在超宽带无线通信设备中受到了广泛的青睐。通过对平板单极天线增加宽槽结构可以有效减小天线的尺寸，使其更易于实际应用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种尺寸小、频带宽、全向性好的优点，并且易于与有源器件集成，频带覆盖范围满足超宽带无线系统的要求，可很好的应用于超宽带无线通讯系统的小型化超宽带平板单极天线。为此，本发明采用如下的技术方案。
一种三角形极子超宽带平板天线，包括基板，其特征在于，在基板的正面设置辐射极子，背面设置馈电地板，所述的辐射极子包括等腰三角形主体、与等腰三角形主体的底边相接的横长条以及与横长条相接并相互垂直的竖长条几个部分；在馈电地板上与辐射极子相对的位置开设有矩形槽，矩形槽的长度大于等腰三角形主体和横长条高度之和，宽度大于横长条的宽度，横长条与矩形槽之间存在缝隙。
作为优选实施方式，所述的三角形极子超宽带平板天线，基板的尺寸为22mm×16mm，矩形槽的长度和宽度分别为14mm×12.6mm；横长条的长度为10mm，宽度为1mm、等腰三角形主体和横长条高度之和为10mm，竖长条的长度为4.8mm，横长条与矩形槽之间的缝隙为0.8mm。
本发明通过采用开槽技术，对接地板开矩形槽，可以有效减小天线尺寸，较之同频带的天线尺寸更为紧凑。本发明具有尺寸小、频带宽、全向性好的优点，并且易于与有源器件集成，频带覆盖范围满足超宽带无线系统的要求，可很好的应用于超宽带无线通讯系统的小型化超宽带平板单极天线。
附图说明
图1天线正面图单位(mm)。
图2天线背面图单位(mm)。
图3天线透视图单位(mm)。
图4天线的回波损耗S11随频率变化曲线。
具体实施方式
本发明通过改进天线结构，采用近似于三角形的馈电极子1和在馈电地板2上开槽的方法实现天线的宽带特性，如图1和图2所示。通过对地板2开槽使馈电网络成为环形，增加了天线的有效馈电长度，有利的减小了天线的尺寸。采用近似于三角形的馈电极子1，利用其形状渐变的特点与馈电地板之间形成渐变的间隙，从而实现宽带特性，使其在很大带宽范围内与50Ω传输线的阻抗匹配。馈电极子1包括等腰三角形主体3、与等腰三角形主体的底边相接的横长条4以及与横长条相接并相互垂直的竖长条5几个部分。天线的基板介质采用常见的FR4材料，这种材料具有便宜、宜加工等特点。馈电极子与馈电地板用铜材料制成。
通过一系列优化，天线的最终尺寸为16mm×22mm，厚度为1mm，较之同频带的天线尺寸更为紧凑。通过采用开槽技术，对接地板2开矩形槽，可以有效减小天线尺寸，如附图3所示。通过仿真优化最终确定开槽的长度和宽度分别为14mm×12.6mm。馈电极子采用近似三角形的形状，经优化确定当w＝10mm、h＝14.8mm，横长条4的长度为10mm，宽度为1mm、等腰三角形主体31和横长条4高度之和h为10mm，竖长条5的长度为4.8mm，横长条与矩形槽之间的缝隙为0.8mm时，天线的-10dB回波损耗频率覆盖范围从3.9G Hz到11G Hz，天线的回波损耗S11曲线如附图4所示，相对带宽为95％。具有良好的宽带特性，可以应用于无线通信系统。

Claims (2)

1.一种三角形极子超宽带平板天线，包括基板，其特征在于，在基板的正面设置辐射极子，背面设置馈电地板，所述的辐射极子包括等腰三角形主体、与等腰三角形主体的底边相接的横长条以及与横长条相接并相互垂直的竖长条几个部分；在馈电地板上与辐射极子相对的位置开设有矩形槽，矩形槽的长度大于等腰三角形主体和横长条高度之和，宽度大于横长条的宽度，在在横长条与矩形槽之间存在缝隙。
2.根据权利要求1所述的三角形极子超宽带平板天线，其特征在于，所述基板的尺寸为22mm×16mm，矩形槽的长度和宽度分别为14mm×12.6mm；横长条的长度为10mm，宽度为1mm、等腰三角形主体和横长条高度之和为10mm，竖长条的长度为4.8mm，横长条与矩形槽之间的缝隙为0.8mm。
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