CN103794855B

CN103794855B - 迷宫形开槽式微带天线

Info

Publication number: CN103794855B
Application number: CN201410021912.7A
Authority: CN
Inventors: 李九生
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2014-01-18
Filing date: 2014-01-18
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: CN103794855A

Abstract

本发明公开了一种迷宫形开槽式微带天线。它包括基板、左矩形辐射贴片、左侧小半圆形辐射贴片、左侧大半圆形辐射贴片、平行四边形辐射贴片、左下矩形辐射贴片、左下半圆形辐射贴片、左中下半圆形辐射贴片、下长条形辐射贴片、左下L形辐射贴片、下拱形墩子辐射贴片、右下大L形辐射贴片、右矩形辐射贴片、右侧小半圆形辐射贴片、右侧大半圆形辐射贴片、右上矩形辐射贴片、右上半圆形辐射贴片、左中上半圆形辐射贴片、上长条形辐射贴片、右上L形辐射贴片、上拱形墩子辐射贴片、左上大L形辐射贴片、矩形金属接地板。本发明具有辐射特性好、结构简单、体积小、质量轻、制作方便及易于集成等优点。

Description

迷宫形开槽式微带天线

技术领域

本发明涉及天线，尤其涉及一种迷宫形开槽式微带天线。

背景技术

早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发微带天线展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。微带天线主要用在微波、毫米波段。在实际应用中，天线的尺寸、造价、性能、安装难易和空气动力学形态等都受到限制。为满足这些要求，可选用微带天线。微带天线进行工程设计时，要对天线的性能参数(例如方向图、方向性系数、效率、输入阻抗、极化和频带等)预先估算，这将大大提高天线研制的质量和效率，降低研制的成本。同时可以通过在贴片和介质基片间加负载调整谐振频率、极化、模式、阻抗等各参量。

现代通信技术发展迅速，所需传输速率越来越高，带宽也越来越宽。国际上展开了对微带天线广泛而深入地研究。超宽带通信技术以高速、安全、容量大、抗多径等其他窄带通信系统所不具备的优点受到广泛关注。宽频带、新结构和高性能的微带天线不断涌现。因此对于微带贴片天线的设计以及研究是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种迷宫形开槽式微带天线。

迷宫形开槽式微带天线包括基板、左矩形辐射贴片、左侧小半圆形辐射贴片、左侧大半圆形辐射贴片、平行四边形辐射贴片、左下矩形辐射贴片、左下半圆形辐射贴片、左中下半圆形辐射贴片、下长条形辐射贴片、左下L形辐射贴片、下拱形墩子辐射贴片、右下大L形辐射贴片、右矩形辐射贴片、右侧小半圆形辐射贴片、右侧大半圆形辐射贴片、右上矩形辐射贴片、右上半圆形辐射贴片、左中上半圆形辐射贴片、上长条形辐射贴片、右上L形辐射贴片、上拱形墩子辐射贴片、左上大L形辐射贴片、矩形金属接地板；基板的上表面设有左矩形辐射贴片、左侧小半圆形辐射贴片、左侧大半圆形辐射贴片、平行四边形辐射贴片、左下矩形辐射贴片、左下半圆形辐射贴片、左中下半圆形辐射贴片、下长条形辐射贴片、左下L形辐射贴片、下拱形墩子辐射贴片、右下大L形辐射贴片、右矩形辐射贴片、右侧小半圆形辐射贴片、右侧大半圆形辐射贴片、右上矩形辐射贴片、右上半圆形辐射贴片、左中上半圆形辐射贴片、上长条形辐射贴片、右上L形辐射贴片、上拱形墩子辐射贴片、左上大L形辐射贴片；基板左右两边设有左矩形辐射贴片和右矩形辐射贴片，左矩形辐射贴片右侧从上到下顺次设有左侧小半圆形辐射贴片、左侧大半圆形辐射贴片、左下矩形辐射贴片，左下矩形辐射贴片的右上侧设有左下半圆形辐射贴片，左下矩形辐射贴片的右端设有下拱形墩子辐射贴片，左矩形辐射贴片上端右侧设置左上大L形辐射贴片，左上大L形辐射贴片长边端部与右上L形辐射贴片长边端部相连，左上大L形辐射贴片右侧设置上长条形辐射贴片，上长条形辐射贴片右下侧设有左中上半圆形辐射贴片，右矩形辐射贴片左侧从下到上顺次设有右侧小半圆形辐射贴片、右侧大半圆形辐射贴片、右上矩形辐射贴片，右上矩形辐射贴片左下侧设有右上半圆形辐射贴片，右上矩形辐射贴片左端设有上拱形墩子辐射贴片，右矩形辐射贴片下端左侧设有右下大L形辐射贴片，右下大L形辐射贴片的长边端与左下L形辐射贴片的长边端相连，右下大L形辐射贴片左侧设置下长条形辐射贴片，下长条形辐射贴片的左上侧设有左中下半圆形辐射贴片，右下大L形辐射贴片与左上大L形辐射贴片之间设有平行四边形辐射贴片，基板的下表面设有矩形金属接地板；矩形金属接地板的底端与基板的底端相连。

所述的基板为玻璃纤维环氧树脂材料，基板的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。所述的左矩形辐射贴片和右矩形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为75mm～77mm，宽度均为7mm～8mm；所述的左侧小半圆形辐射贴片和右侧小半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为2mm～3mm；所述的左侧大半圆形辐射贴片和右侧大半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为9mm～10mm。所述的平行四边形辐射贴片的长度为95mm～97mm，宽度为15mm～16mm，夹角均为50^°。所述的左下矩形辐射贴片和右上矩形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为10mm～11mm，宽度均为29mm～31mm；所述的左下半圆形辐射贴片和右上半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均4mm～5mm；所述的左中下半圆形辐射贴片和左中上半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为4mm～5mm。所述的下长条形辐射贴片和上长条形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为5mm～6mm，宽度均为49mm～51mm。所述的左下L形辐射贴片和右上L形辐射贴片的尺寸参数相同，总长度均为11mm～12mm，总高度均为43mm～45mm，宽度均为1.5mm～2mm。所述的下拱形墩子辐射贴片和上拱形墩子辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为11mm～12mm，宽度均为4mm～5mm。所述的右下大L形辐射贴片和左上大L形辐射贴片的尺寸参数相同，总长度均为15mm～17mm，总高度均为52mm～54mm，宽度均为10mm～12mm。

所述的矩形金属接地板的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。

本发明的迷宫形开槽式微带天线具有辐射特性好、结构简单、体积小、质量轻、制作方便及易于集成等优点。

附图说明

图1是迷宫形开槽式微带天线的正面结构示意图；

图2是迷宫形开槽式微带天线的背面结构示意图；

图3是迷宫形开槽式微带天线的S参数曲线图；

图4是天线在5.6GHz时的E面辐射方向图；

图5是天线在5.6GHz时的H面辐射方向图。

具体实施方式

如图1~2所示，迷宫形开槽式微带天线包括基板1、左矩形辐射贴片2、左侧小半圆形辐射贴片3、左侧大半圆形辐射贴片4、平行四边形辐射贴片5、左下矩形辐射贴片6、左下半圆形辐射贴片7、左中下半圆形辐射贴片8、下长条形辐射贴片9、左下L形辐射贴片10、下拱形墩子辐射贴片11、右下大L形辐射贴片12、右矩形辐射贴片13、右侧小半圆形辐射贴片14、右侧大半圆形辐射贴片15、右上矩形辐射贴片16、右上半圆形辐射贴片17、左中上半圆形辐射贴片18、上长条形辐射贴片19、右上L形辐射贴片20、上拱形墩子辐射贴片21、左上大L形辐射贴片22、矩形金属接地板23；基板1的上表面设有左矩形辐射贴片2、左侧小半圆形辐射贴片3、左侧大半圆形辐射贴片4、平行四边形辐射贴片5、左下矩形辐射贴片6、左下半圆形辐射贴片7、左中下半圆形辐射贴片8、下长条形辐射贴片9、左下L形辐射贴片10、下拱形墩子辐射贴片11、右下大L形辐射贴片12、右矩形辐射贴片13、右侧小半圆形辐射贴片14、右侧大半圆形辐射贴片15、右上矩形辐射贴片16、右上半圆形辐射贴片17、左中上半圆形辐射贴片18、上长条形辐射贴片19、右上L形辐射贴片20、上拱形墩子辐射贴片21、左上大L形辐射贴片22；基板1左右两边设有左矩形辐射贴片2和右矩形辐射贴片13，左矩形辐射贴片2右侧从上到下顺次设有左侧小半圆形辐射贴片3、左侧大半圆形辐射贴片4、左下矩形辐射贴片6，左下矩形辐射贴片6的右上侧设有左下半圆形辐射贴片7，左下矩形辐射贴片6的右端设有下拱形墩子辐射贴片11，左矩形辐射贴片2上端右侧设置左上大L形辐射贴片22，左上大L形辐射贴片22长边端部与右上L形辐射贴片20长边端部相连，左上大L形辐射贴片22右侧设置上长条形辐射贴片19，上长条形辐射贴片19右下侧设有左中上半圆形辐射贴片18，右矩形辐射贴片13左侧从下到上顺次设有右侧小半圆形辐射贴片14、右侧大半圆形辐射贴片15、右上矩形辐射贴片16，右上矩形辐射贴片16左下侧设有右上半圆形辐射贴片17，右上矩形辐射贴片16左端设有上拱形墩子辐射贴片21，右矩形辐射贴片13下端左侧设有右下大L形辐射贴片12，右下大L形辐射贴片12的长边端与左下L形辐射贴片10的长边端相连，右下大L形辐射贴片12左侧设置下长条形辐射贴片9，下长条形辐射贴片9的左上侧设有左中下半圆形辐射贴片8，右下大L形辐射贴片12与左上大L形辐射贴片22之间设有平行四边形辐射贴片5，基板1的下表面设有矩形金属接地板23；矩形金属接地板23的底端与基板1的底端相连。

所述的基板1为玻璃纤维环氧树脂材料，基板1的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。所述的左矩形辐射贴片2和右矩形辐射贴片13的尺寸参数相同，长度均为75mm～77mm，宽度均为7mm～8mm；所述的左侧小半圆形辐射贴片3和右侧小半圆形辐射贴片14的尺寸参数相同，半径均为2mm～3mm；所述的左侧大半圆形辐射贴片4和右侧大半圆形辐射贴片15的尺寸参数相同，半径均为9mm～10mm。所述的平行四边形辐射贴片5的长度为95mm～97mm，宽度为15mm～16mm，夹角均为50^°。所述的左下矩形辐射贴片6和右上矩形辐射贴片16的尺寸参数相同，长度均为10mm～11mm，宽度均为29mm～31mm；所述的左下半圆形辐射贴片7和右上半圆形辐射贴片17的尺寸参数相同，半径均4mm～5mm；所述的左中下半圆形辐射贴片8和左中上半圆形辐射贴片18的尺寸参数相同，半径均为4mm～5mm。所述的下长条形辐射贴片9和上长条形辐射贴片19的尺寸参数相同，长度均为5mm～6mm，宽度均为49mm～51mm。所述的左下L形辐射贴片10和右上L形辐射贴片20的尺寸参数相同，总长度均为11mm～12mm，总高度均为43mm～45mm，宽度均为1.5mm～2mm。所述的下拱形墩子辐射贴片11和上拱形墩子辐射贴片21的尺寸参数相同，长度均为11mm～12mm，宽度均为4mm～5mm。所述的右下大L形辐射贴片12和左上大L形辐射贴片22的尺寸参数相同，总长度均为15mm～17mm，总高度均为52mm～54mm，宽度均为10mm～12mm。所述的矩形金属接地板23的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。

实施例1

选择介电常数为4.4的玻璃纤维环氧树脂材料制作微带基板，厚度为1.6mm。基板的长度为75mm，宽度为130mm。左矩形辐射贴片和右矩形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为75mm，宽度均为7mm；左侧小半圆形辐射贴片和右侧小半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为2mm；左侧大半圆形辐射贴片和右侧大半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为9mm。平行四边形辐射贴片的长度为95mm，宽度为15mm，夹角均为50^°。左下矩形辐射贴片和右上矩形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为10mm，宽度均为29mm；左下半圆形辐射贴片和右上半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均4mm；左中下半圆形辐射贴片和左中上半圆形辐射贴片的尺寸参数相同，半径均为4mm。下长条形辐射贴片和上长条形辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为5mm，宽度均为49mm。左下L形辐射贴片和右上L形辐射贴片的尺寸参数相同，总长度均为11mm，总高度均为43mm，宽度均为1.5mm。下拱形墩子辐射贴片和上拱形墩子辐射贴片的尺寸参数相同，长度均为11mm，宽度均为4mm。右下大L形辐射贴片和左上大L形辐射贴片的尺寸参数相同，总长度均为15mm，总高度均为52mm，宽度均为10mm。矩形金属接地板的长度为75mm，宽度为130mm。迷宫形开槽式微带天线的各项性能指标采用CST软件进行测试分析，所得的S参数曲线如附图3所示，由图可见，-10dB以下的工作频段为3.75GHz～6.78GHz。图4-5所示为天线在5.6GHz时的E面和H面方向图，由图可见，在频率为5.6GHz时，增益为6.5dBi，半功率波瓣宽度为70.1°。

Claims

1.一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于包括基板（1）、左矩形辐射贴片（2）、左侧小半圆形辐射贴片（3）、左侧大半圆形辐射贴片（4）、平行四边形辐射贴片（5）、左下矩形辐射贴片（6）、左下半圆形辐射贴片（7）、左中下半圆形辐射贴片（8）、下长条形辐射贴片（9）、左下L形辐射贴片（10）、下拱形墩子辐射贴片（11）、右下大L形辐射贴片（12）、右矩形辐射贴片（13）、右侧小半圆形辐射贴片（14）、右侧大半圆形辐射贴片（15）、右上矩形辐射贴片（16）、右上半圆形辐射贴片（17）、左中上半圆形辐射贴片（18）、上长条形辐射贴片（19）、右上L形辐射贴片（20）、上拱形墩子辐射贴片（21）、左上大L形辐射贴片（22）、矩形金属接地板（23）；基板（1）的上表面设有左矩形辐射贴片（2）、左侧小半圆形辐射贴片（3）、左侧大半圆形辐射贴片（4）、平行四边形辐射贴片（5）、左下矩形辐射贴片（6）、左下半圆形辐射贴片（7）、左中下半圆形辐射贴片（8）、下长条形辐射贴片（9）、左下L形辐射贴片（10）、下拱形墩子辐射贴片（11）、右下大L形辐射贴片（12）、右矩形辐射贴片（13）、右侧小半圆形辐射贴片（14）、右侧大半圆形辐射贴片（15）、右上矩形辐射贴片（16）、右上半圆形辐射贴片（17）、左中上半圆形辐射贴片（18）、上长条形辐射贴片（19）、右上L形辐射贴片（20）、上拱形墩子辐射贴片（21）、左上大L形辐射贴片（22）；基板（1）左右两边设有左矩形辐射贴片（2）和右矩形辐射贴片（13），左矩形辐射贴片（2）右侧从上到下顺次设有左侧小半圆形辐射贴片（3）、左侧大半圆形辐射贴片（4）、左下矩形辐射贴片（6），左下矩形辐射贴片（6）的右上侧设有左下半圆形辐射贴片（7），左下矩形辐射贴片（6）的右端设有下拱形墩子辐射贴片（11），左矩形辐射贴片（2）上端右侧设置左上大L形辐射贴片（22），左上大L形辐射贴片（22）长边端部与右上L形辐射贴片（20）长边端部相连，左上大L形辐射贴片（22）右侧设置上长条形辐射贴片（19），上长条形辐射贴片（19）右下侧设有左中上半圆形辐射贴片（18），右矩形辐射贴片（13）左侧从下到上顺次设有右侧小半圆形辐射贴片（14）、右侧大半圆形辐射贴片（15）、右上矩形辐射贴片（16），右上矩形辐射贴片（16）左下侧设有右上半圆形辐射贴片（17），右上矩形辐射贴片（16）左端设有上拱形墩子辐射贴片（21），右矩形辐射贴片（13）下端左侧设有右下大L形辐射贴片（12），右下大L形辐射贴片（12）的长边端与左下L形辐射贴片（10）的长边端相连，右下大L形辐射贴片（12）左侧设置下长条形辐射贴片（9），下长条形辐射贴片（9）的左上侧设有左中下半圆形辐射贴片（8），右下大L形辐射贴片（12）与左上大L形辐射贴片（22）之间设有平行四边形辐射贴片（5），基板（1）的下表面设有矩形金属接地板（23）；矩形金属接地板（23）的底端与基板（1）的底端相连。

2.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的基板（1）为玻璃纤维环氧树脂材料，基板（1）的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。

3.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的左矩形辐射贴片（2）和右矩形辐射贴片（13）的尺寸参数相同，长度均为75mm～77mm，宽度均为7mm～8mm；所述的左侧小半圆形辐射贴片（3）和右侧小半圆形辐射贴片（14）的尺寸参数相同，半径均为2mm～3mm；所述的左侧大半圆形辐射贴片（4）和右侧大半圆形辐射贴片（15）的尺寸参数相同，半径均为9mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的平行四边形辐射贴片（5）的长度为95mm～97mm，宽度为15mm～16mm，夹角均为50^°。

5.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的左下矩形辐射贴片（6）和右上矩形辐射贴片（16）的尺寸参数相同，长度均为10mm～11mm，宽度均为29mm～31mm；所述的左下半圆形辐射贴片（7）和右上半圆形辐射贴片（17）的尺寸参数相同，半径均4mm～5mm；所述的左中下半圆形辐射贴片（8）和左中上半圆形辐射贴片（18）的尺寸参数相同，半径均为4mm～5mm。

6.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的下长条形辐射贴片（9）和上长条形辐射贴片（19）的尺寸参数相同，长度均为5mm～6mm，宽度均为49mm～51mm。

7.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的左下L形辐射贴片（10）和右上L形辐射贴片（20）的尺寸参数相同，长度均为11mm～12mm，高度均为43mm～45mm，宽度均为1.5mm～2mm。

8.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的下拱形墩子辐射贴片（11）和上拱形墩子辐射贴片（21）的尺寸参数相同，长度均为11mm～12mm，宽度均为4mm～5mm。

9.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的右下大L形辐射贴片（12）和左上大L形辐射贴片（22）的尺寸参数相同，长度均为15mm～17mm，高度均为52mm～54mm，宽度均为10mm～12mm。

10.根据权利要求1所述的一种迷宫形开槽式微带天线，其特征在于所述的矩形金属接地板（23）的长度为75mm～77mm，宽度为130mm～132mm。