CN104022362B

CN104022362B - 可调式多频带缝隙天线

Info

Publication number: CN104022362B
Application number: CN201410196394.2A
Authority: CN
Inventors: 李九生
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2014-05-10
Filing date: 2014-05-10
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-05-10
Also published as: CN104022362A

Abstract

本发明公开了一种可调式多频带缝隙天线。它包括基板，开槽式矩形接地板，阻抗匹配输入传输线；基板的上表面设有开槽式矩形接地板和阻抗匹配输入传输线，开槽式矩形接地板上设有中矩形槽、左大矩形槽、右大矩形槽、左第一可调矩形槽、左第二可调矩形槽、左第三可调矩形槽、右第一可调矩形槽、右第二可调矩形槽、右第三可调矩形槽，左第一可调矩形槽和右第一可调矩形槽上设有第一开关，左第二可调矩形槽和右第二可调矩形槽上设有第二开关，左第三可调矩形槽和右第三可调矩形槽上设有第三开关。本发明具有尺寸小，频率可调，易于制作等优点。

Description

可调式多频带缝隙天线

技术领域

本发明涉及天线，尤其涉及一种可调式多频带缝隙天线。

背景技术

天线是所有无线通信系统不可或缺的部分，承担着将发射机发出的信号转化成电磁波的形式以向空间传播，或将自由空间中的电磁信号传化成高频信号以供接收机接收。随着无线通信技术的不断发展，为了更好地实现无线信号的传输，对天线的性能上也提出了更高的要求，使得无线通信天线迎来了重大的发展机遇。微带天线具有低剖面、重量轻、易制作、低成本以及易与电路集成等优点，被广泛用于无线通信设备中。现有的微带天线一般加工完成后，都是存在着固定的中心工作频率和带宽，只能在特定的频段进行工作运行，无法满足通信设备能在多个系统工作的通用性。因此设计一种不改变天线的结构外形，但是又可以十分方便的来实时地改变其中心工作频率和带宽的微带天线，以满足多个通信系统需要就显得十分必要了。

发明内容

本发明提供一种可调式多频带缝隙天线，技术方案如下：

可调式多频带缝隙天线包括基板、开槽式矩形接地板、阻抗匹配输入传输线；基板的上表面设有开槽式矩形接地板和阻抗匹配输入传输线，开槽式矩形接地板上设有中矩形槽、左大矩形槽、右大矩形槽、左第一可调矩形槽、左第二可调矩形槽、左第三可调矩形槽、右第一可调矩形槽、右第二可调矩形槽、右第三可调矩形槽，中矩形槽上部两侧分别设有左大矩形槽、右大矩形槽，左大矩形槽的左端下部平行设有左第二可调矩形槽、左第三可调矩形槽，左大矩形槽的左端上侧垂直设有左第一可调矩形槽，右大矩形槽的右端下部平行设有右第二可调矩形槽、右第三可调矩形槽，右大矩形槽的右端上侧垂直设有右第一可调矩形槽，中矩形槽内设有阻抗匹配输入传输线，阻抗匹配输入传输线的顶端与中矩形槽的顶端连接，阻抗匹配输入传输线的底端与基板的底端连接；左第一可调矩形槽的下部和右第一可调矩形槽的下部分别设有第一开关，左第二可调矩形槽的右侧和右第二可调矩形槽的左侧分别设有第二开关，左第三可调矩形槽的右侧和右第三可调矩形槽的左侧分别设有第三开关。

所述的基板为玻璃纤维环氧树脂材料，基板的长度为80mm～84mm，宽度为44mm～48mm。所述的开槽式矩形接地板的总长度为80mm～84mm，总宽度为44mm～48mm。所述的阻抗匹配输入传输线的长度为21mm～25mm，宽度为2mm～4mm。所述的中矩形槽的长度为21mm～25mm，宽度为3mm～5mm，所述的左大矩形槽和右大矩形槽的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为3mm～5mm。所述的左第一可调矩形槽和右第一可调矩形槽的形状大小相同，长度均为5mm～7mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第二可调矩形槽和右第二可调矩形槽的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第三可调矩形槽和右第三可调矩形槽的形状大小相同，长度均为18mm～21mm，宽度均为0.2mm～1mm。所述的第一开关、第二开关和第三开关均由三引脚二极管控制通断。

本发明具有尺寸小，工作频率可调，易于制作等优点。

附图说明

图1是可调式多频带缝隙天线的正面结构图；

图2是可调式多频带缝隙天线的开关示意图；

图3是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时的回波损耗图；

图4是天线在第一开关导通、第二开关和第三开关断开时的回波损耗图；

图5是天线在第二开关导通、第一开关和第三开关断开时的回波损耗图；

图6是天线在第三开关导通、第一开关和第二开关断开时的回波损耗图；

图7是天线在第一开关和第二开关导通、第三开关断开时的回波损耗图；

图8是天线在第二开关和第三开关导通、第一开关断开时的回波损耗图；

图9是天线在第一开关和第三开关导通、第二开关断开时的回波损耗图；

图10是天线在第一开关、第二开关和第三开关都导通时的回波损耗图；

图11是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时2.45GHz的E面和H面辐射方向图；

图12是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时3.46GHz的E面和H面辐射方向图；

图13是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时5.18GHz的E面和H面辐射方向图；

图14是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时2.45GHz的表面电流分布图；

图15是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时3.46GHz的表面电流分布图；

图16是天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时5.18GHz的表面电流分布图。

具体实施方式

如图1～2所示，可调式多频带缝隙天线包括基板1、开槽式矩形接地板2、阻抗匹配输入传输线3；基板1的上表面设有开槽式矩形接地板2和阻抗匹配输入传输线3，开槽式矩形接地板2上设有中矩形槽4、左大矩形槽5、右大矩形槽6、左第一可调矩形槽7、左第二可调矩形槽8、左第三可调矩形槽9、右第一可调矩形槽10、右第二可调矩形槽11、右第三可调矩形槽12，中矩形槽4上部两侧分别设有左大矩形槽5、右大矩形槽6，左大矩形槽5的左端下部平行设有左第二可调矩形槽8、左第三可调矩形槽9，左大矩形槽5的左端上侧垂直设有左第一可调矩形槽7，右大矩形槽6的右端下部平行设有右第二可调矩形槽11、右第三可调矩形槽12，右大矩形槽6的右端上侧垂直设有右第一可调矩形槽10，中矩形槽4内设有阻抗匹配输入传输线3，阻抗匹配输入传输线3的顶端与中矩形槽4的顶端连接，阻抗匹配输入传输线3的底端与基板1的底端连接；左第一可调矩形槽7的下部和右第一可调矩形槽10的下部分别设有第一开关13，左第二可调矩形槽8的右侧和右第二可调矩形槽11的左侧分别设有第二开关14，左第三可调矩形槽9的右侧和右第三可调矩形槽12的左侧分别设有第三开关15。

所述的基板1为玻璃纤维环氧树脂材料，基板1的长度为80mm～84mm，宽度为44mm～48mm。所述的开槽式矩形接地板2的总长度为80mm～84mm，总宽度为44mm～48mm。所述的阻抗匹配输入传输线3的长度为21mm～25mm，宽度为2mm～4mm。所述的中矩形槽4的长度为21mm～25mm，宽度为3mm～5mm，所述的左大矩形槽5和右大矩形槽6的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为3mm～5mm。所述的左第一可调矩形槽7和右第一可调矩形槽10的形状大小相同，长度均为5mm～7mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第二可调矩形槽8和右第二可调矩形槽11的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第三可调矩形槽9和右第三可调矩形槽12的形状大小相同，长度均为18mm～21mm，宽度均为0.2mm～1mm。所述的一种可调式多频带缝隙天线，其特征在于所述的第一开关13、第二开关14和第三开关15均由三引脚二极管控制通断。

实施例1

可调式多频带缝隙天线：

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82mm，宽度为46mm。开槽式矩形接地板的总长度为82mm，总宽度为46mm。阻抗匹配输入传输线的长度为23mm，宽度为3mm。中矩形槽的长度为23mm，宽度为3mm，左大矩形槽和右大矩形槽的形状大小相同，长度均为12.5mm，宽度均为4mm。左第一可调矩形槽和右第一可调矩形槽的形状大小相同，长度均为6mm，宽度均为0.5mm，左第二可调矩形槽和右第二可调矩形槽的形状大小相同，长度均为12.5mm，宽度均为0.5mm，左第三可调矩形槽和右第三可调矩形槽的形状大小相同，长度均为19.5mm，宽度均为0.5mm。一种可调式多频带缝隙天线，其特征在于第一开关、第二开关和第三开关均由三引脚二极管控制通断。可调式多频带缝隙天线的各项性能指标采用AgilentPNAE8362B网络分析仪进行测试，所得的回波损耗图如图3～图10所示，由图3可见，天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时，-10dB以下的工作频段为2.23GHz～2.59GHz、3.36GHz～3.57GHz和5.10GHz～5.25GHz；由图4可见，天线在第一开关导通、第二开关和第三开关断开时，-10dB以下的工作频段为2.23GHz～2.61GHz、3.36GHz～3.57GHz和5.67GHz～5.85GHz；由图5可见，天线在第二开关导通、第一开关和第三开关断开时，-10dB以下的工作频段为2.27GHz～2.67GHz和4.76GHz～5.01GHz；由图6可见，天线在第三开关导通、第一开关和第二开关断开时，-10dB以下的工作频段为3.12GHz～3.52GHz和4.98GHz～5.44GHz；由图7可见，天线在第一开关和第二开关导通、第三开关断开时，-10dB以下的工作频段为2.13GHz～2.80GHz和5.26GHz～5.68GHz；由图8可见，天线在第二开关和第三开关导通、第一开关断开时，-10dB以下的工作频段为3.12GHz～3.51GHz；由图9可见，天线在第一开关和第三开关导通、第二开关断开时，-10dB以下的工作频段为4.16GHz～5.20GHz；由图10可见，天线第一开关、第二开关和第三开关都导通时，-10dB以下的工作频段为5.25GHz～5.77GHz。图11所示为天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时2.45GHz的E面和H面辐射方向图，由图可见，增益为5.3dBi，半功率波瓣宽度为80.8°。图12所示为天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时3.46GHz的E面和H面辐射方向图，由图可见，增益为6.2dBi，半功率波瓣宽度为71.0°。图13所示为天线在第一开关、第二开关和第三开关都断开时5.18GHz的E面和H面辐射方向图，由图可见，增益为5.6dBi，半功率波瓣宽度为42.2°。天线在2.45GHz、3.46GHz和5.18GHz时的表面电流分布图分别如图14、图15和图16所示。

Claims

1.一种可调式多频带缝隙天线，其特征在于包括基板（1）、开槽式矩形接地板（2）、阻抗匹配输入传输线（3）；基板（1）的上表面设有开槽式矩形接地板（2）和阻抗匹配输入传输线（3），开槽式矩形接地板（2）上设有中矩形槽（4）、左大矩形槽（5）、右大矩形槽（6）、左第一可调矩形槽（7）、左第二可调矩形槽（8）、左第三可调矩形槽（9）、右第一可调矩形槽（10）、右第二可调矩形槽（11）、右第三可调矩形槽（12），中矩形槽（4）上部两侧分别设有左大矩形槽（5）、右大矩形槽（6），左大矩形槽（5）的左端下部平行设有左第二可调矩形槽（8）、左第三可调矩形槽（9），左大矩形槽（5）的左端上侧垂直设有左第一可调矩形槽（7），右大矩形槽（6）的右端下部平行设有右第二可调矩形槽（11）、右第三可调矩形槽（12），右大矩形槽（6）的右端上侧垂直设有右第一可调矩形槽（10），中矩形槽（4）内设有阻抗匹配输入传输线（3），阻抗匹配输入传输线（3）的顶端与中矩形槽（4）的顶端连接，阻抗匹配输入传输线（3）的底端与基板（1）的底端连接；左第一可调矩形槽（7）的下部和右第一可调矩形槽（10）的下部分别设有第一开关（13），左第二可调矩形槽（8）的右侧和右第二可调矩形槽（11）的左侧分别设有第二开关（14），左第三可调矩形槽（9）的右侧和右第三可调矩形槽（12）的左侧分别设有第三开关（15）；所述的基板（1）为玻璃纤维环氧树脂材料，基板（1）的长度为80mm～84mm，宽度为44mm～48mm；所述的开槽式矩形接地板（2）的总长度为80mm～84mm，总宽度为44mm～48mm；所述的阻抗匹配输入传输线（3）的长度为21mm～25mm，宽度为2mm～4mm；所述的中矩形槽（4）的长度为21mm～25mm，宽度为3mm～5mm，所述的左大矩形槽（5）和右大矩形槽（6）的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为3mm～5mm；所述的左第一可调矩形槽（7）和右第一可调矩形槽（10）的形状大小相同，长度均为5mm～7mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第二可调矩形槽（8）和右第二可调矩形槽（11）的形状大小相同，长度均为11mm～14mm，宽度均为0.2mm～1mm，所述的左第三可调矩形槽（9）和右第三可调矩形槽（12）的形状大小相同，长度均为18mm～21mm，宽度均为0.2mm～1mm。

2.如权利要求1所述的一种可调式多频带缝隙天线，其特征在于所述的第一开关（13）、第二开关（14）和第三开关（15）均由三引脚二极管控制通断。