CN103259093B - 一种抑制表面波的宽频带微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种抑制表面波的宽频带微带天线,该天线属于口径耦合微带天线,包括贴片印制板(1)、馈电印制板(2)、金属基板(3)三块外形尺寸相同的层叠板材;贴片印制板的下表面敷有辐射贴片(4),馈电印制板(2)的下表面敷有微带线(5),馈电印制板(2)的上表面敷有金属接地层,金属接地层上腐蚀有耦合缝隙(6)和“井”字形缝隙(7);耦合缝隙(6)位于金属接地层的中心并被“井”字形缝隙(7)包围。本发明的有益技术效果是:能够有效抑制表面波损耗,使天线的工作带宽加宽,提高了带内的电压驻波比、增益和方向图等天线性能的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线宽频带技术,尤其涉及一种抑制表面波的宽频带微带天线。
背景技术
采用口径耦合馈电的微带天线相对于传统微带天线,具有一些独特的优点,如便于制作、易实现阻抗匹配、有源电路易与接地板下方的馈电网络集成,同时接地板的隔离使有源电路的寄生辐射对天线方向图影响较小等,非常适合作为天线阵的单元。
为了增加口径耦合微带天线的带宽,适用而方便的方法是相应增加介质厚度,而增加介质厚度又引起了较大的表面波损耗,使得天线的辐射效率减低,从而引起天线的电压驻波比升高,增益也降低,实际等效于天线的带宽减小。因此,抑制表面波的传输对展宽天线带宽非常重要。由于表面波损耗属于结构性寄生模式损耗,需要通过结构设计来抑制。抑制表面波现在流行的方法是采用光子带隙材料。这种材料是在地板上或介质中周期性地打孔,或者在辐射贴片的周围围上一圈金属销钉,以形成对表面波传播模式的频率阻带,从而抑制表面波。但是,周期性打一系列孔或加一系列销钉,使得天线加工变得复杂,天线批量生产受到限制。
发明内容
本发明提出了一种抑制表面波的宽频带微带天线,属于口径耦合微带天线,包括贴片印制板(1)、馈电印制板(2)、金属基板(3)三块外形尺寸相同的层叠板材。贴片印制板的下表面敷有辐射贴片(4),馈电印制板(2)的下表面敷有微带线(5),馈电印制板(2)的上表面敷有金属接地层,金属接地层上腐蚀有耦合缝隙(6)和“井”字形缝隙(7)。“井”字形缝隙(7)是由纵向、横向上的各两条平行缝隙交叉组成的,耦合缝隙(6)位于金属接地层的中心并被“井”字形缝隙(7)包围。
本发明的有益技术效果是:能够有效抑制表面波损耗,使天线的工作带宽加宽,提高了带内的电压驻波比、增益和方向图等天线性能的一致性。
附图说明
图1、本发明的结构示意图。
图2、有、无“井”字形缝隙时的天线电压驻波比。
图3、有、无“井”字形缝隙时的天线增益。
图4、有、无“井”字形缝隙时的天线E面方向图。
图5、有、无“井”字形缝隙时的天线H面方向图。
具体实施方式
如图1所示,本发明包括贴片印制板(1)、馈电印制板(2)、金属基板(3)三块外形尺寸相同的层叠板材。贴片印制板的下表面敷有辐射贴片(4),馈电印制板(2)的下表面敷有微带线(5),馈电印制板(2)的上表面敷有金属接地层,金属接地层上腐蚀有耦合缝隙(6)和 “井”字形缝隙(7)。“井”字形缝隙(7)是由纵向、横向上的各两条平行缝隙交叉组成,耦合缝隙(6)位于金属接地层的中心并被“井”字形缝隙(7)包围。微带线(7)通过电磁耦合对耦合缝隙(6)进行激励,耦合缝隙(6)的辐射波再激励辐射贴片(4),从而实现天线的馈电。
本发明的耦合缝隙(6)可以是矩形、纺锤形、H形、U形等形状的缝隙;“井”字形缝隙(7)不局限于“井”字形,也可以是由纵向、横向两对平行缝隙交叉组成的“口”字形,也可以是纵向或横向的一对平行缝隙。
一个具体实施例:贴片印制板、馈电印制板、金属基板的长和宽均为1λ,厚度1mm;贴片印制板的介电常数为4.2,馈电印制板的介电常数为2.75,贴片印制板与馈电印制板的间距为0.08λ,馈电印制板与金属基板的间距为0.053λ。辐射贴片的长为0.35λ,宽为0.5λ。耦合缝隙为矩形缝,长为0.35λ,宽为0.016λ。“井”字形缝隙的四条缝隙的长为1λ,宽为0.021λ,每个方向的两缝隙间距均为0.6λ。微带线宽为2.7mm。工作频带为0.8~1.2,为中心频率。
研究发现,无“井”字形缝隙时,由于表面波的影响,工作频带内的电压驻波比、增益、方向图的一致性很不好。某些频段的电压驻波比会恶化,某些频点的方向图会发生畸变、波束宽度变窄、副瓣升高、增益急剧下降。
如图2所示,横坐标表示工作频率,纵坐标表示电压驻波比,虚线曲线表示无“井”字形缝隙时的天线电压驻波比,实线曲线表示有“井”字形缝隙时的天线电压驻波比。对比两条曲线可以看出,“井”字形缝隙有效地抑制了表面波,改善了电压驻波比。
如图3所示,横坐标表示工作频率,纵坐标表示增益,虚线曲线表示无“井”字形缝隙时的天线增益,实线曲线表示有“井”字形缝隙时的天线增益。对比两条曲线可以看出,“井”字形缝隙有效地抑制了表面波,改善了工作频带内的增益平坦度。
如图4、图5所示,横坐标表示方位角,纵坐标表示增益,虚线曲线表示无“井”字形缝隙时的天线方向图,实线曲线表示有“井”字形缝隙时的天线方向图。可以看出,“井”字形缝隙有效地改善了天线方向图。
Claims (3)
1.一种抑制表面波的宽频带微带天线,其特征是,包括贴片印制板(1)、馈电印制板(2)、金属基板(3)三块外形尺寸相同的层叠板材,贴片印制板的下表面敷有辐射贴片(4),馈电印制板(2)的下表面敷有微带线(5),馈电印制板(2)的上表面敷有金属接地层,金属接地层上腐蚀有耦合缝隙(6)和 “井”字形缝隙(7),“井”字形缝隙(7)是由纵向、横向上的各两条平行缝隙交叉组成,耦合缝隙(6)位于金属接地层的中心并被“井”字形缝隙(7)包围。
2.根据权利要求1所述的微带天线,其特征是,所述耦合缝隙(6)包括矩形、纺锤形、H形、U形的缝隙。
3.根据权利要求1所述的微带天线,其特征是,所述“井”字形缝隙(7)不局限于“井”字形,还包括由纵向、横向两对平行缝隙交叉组成的“口”字形。
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