CN104051849B - 一种紧凑型宽带八角形槽天线 - Google Patents
一种紧凑型宽带八角形槽天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104051849B CN104051849B CN201410327639.0A CN201410327639A CN104051849B CN 104051849 B CN104051849 B CN 104051849B CN 201410327639 A CN201410327639 A CN 201410327639A CN 104051849 B CN104051849 B CN 104051849B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- octangle
- slot antenna
- medium substrate
- ground plate
- compact type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种紧凑型宽带八角形槽天线，属于天线技术领域。该天线包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和同轴线缆，所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述介质基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属贴片连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；在接地板上紧贴介质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体。本发明可降低天线的最低谐振频率，有效扩展天线的工作带宽；本发明还具有设计简单，结构紧凑，易于制造及推广的优势。
Description
技术领域
本发明涉及到天线技术领域，尤其涉及一种紧凑型宽带八角形槽天线。
背景技术
无线通信的发展对频率带宽资源的需求越来越高，平面型槽天线应用于无线通信系统中，有助于展宽通信频带，实现高速率通信。同时，该类天线还具有成本低、体积小、重量轻、易于集成等方面的显著特点。近年来，槽天线的研究主要集中于扩展工作频段的宽度和减小制造复杂度方面。迄今为止，所采用的增加带宽方法主要包括：通过增加槽的周长来增加工作阻抗带宽，如在接地板上凿刻花形槽、多边形槽等，在宽槽边上凿刻小槽，合并不同形状的槽；在馈线终端设计连接不同形状的调谐枝节，如渐变梯形枝节；使用共面波导馈电不同形式的槽；设计不同结构的渐变槽天线。然而在这些方法中，若频带宽度得到大幅度增加，则所设计的槽和调谐枝节形状较为复杂，增加了加工制造的难度，并且天线结构不够紧凑，造成有限空间资源的极大浪费。
因此，现在急需设计一种结构紧凑、成本低廉、易于集成且具有宽频带的天线。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服上述不足，提供一种紧凑型宽带八角形槽天线。
本发明的目的是这样实现的：
一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和同轴线缆，
所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述介质基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属贴片连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；所述同轴线缆还包括介质层和外导体；所述介质层和外导体的横截面与接地板的侧面均有接触，且在接地板上紧贴介质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体。
进一步的，所述八角形槽由两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平行于矩形介质基板，且第一正方形槽位于矩形介质基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基础上绕第一正方形槽的中心旋转45度而成。
进一步的，所述馈线呈半圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合，其曲面部分朝向介质基板外侧。
进一步的，所述四个圆盘的半径相同，且四个圆盘的圆心分别与矩形金属贴片的四个角重合。
进一步的，所述介质基板的长L1为37～39mm，宽W1为34～36mm，厚H1为1.51～1.69mm，且所述正方形槽的边长L2为23.25～25.75mm。
进一步的，所述矩形金属贴片的长L3为13.30～14.70mm，宽W2为10.45～11.55mm，厚为0.016～0.018mm。
进一步的，所述微带线的长L4为11～13mm，宽W3为3～4mm。
进一步的，所述圆盘的半径R1为1.90～2.10mm。
进一步的，所述同轴线缆的内导体与馈线的半径R2均为0.57～0.63mm，且馈线的长度为1.9～2.1mm；所述同轴线缆的长度L5为9.50～10.50mm。
进一步的，所述同轴线缆的介质层外半径R3为2.85～3.15mm；外导体的外半径R4为2.5～3.5mm。
相较于现有技术，本发明具有的优势是：本发明通过在接地板上设计八角形槽降低天线的最低谐振频率，并在金属贴片四角设计合并圆盘，可以调节馈线与八角形槽间的容性耦合度，产生更多的谐振工作模式，从而有效扩展天线的工作带宽；本发明还具有设计简单，结构紧凑，易于制造及推广的优势，可应用于UMTS、WLAN、WiMAX无线通信系统中。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的整体结构图；
图2为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的俯视图；
图3为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的主视图；
图4为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的侧视图；
图5为仿真得到的本发明S参数随频率变化曲线图；
图6为仿真得到的本发明VSWR参数随频率变化曲线图；
图7为仿真得到的本发明辐射方向图，虚线表示E平面的辐射方向图，实线表示H平面的辐射方向图，子图(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别代表频率点2.0GHz、2.8GHz、4.5GHz、5.4GHz、6.0GHz、6.4GHz处的辐射方向图；
其中：1-介质基板、2-接地板、3-八角形槽、4-金属贴片、5-圆盘、6-微带线、7-馈线、8-内导体、9-介质层、10-外导体、11-圆弧形导体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的整体结构图；图2为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的俯视图；图3为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的主视图；图4为本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线的侧视图。参照图1、2、3和4，本发明一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板1、接地板2、金属贴片4、微带线6、馈线7和同轴线缆，所述介质基板1的上表面紧贴设置有接地板2，所述接地板2上设置有八角形槽3，所述介质基板1的下表面紧贴设置有矩形金属贴片4，且金属贴片4的四角分别与四个圆盘5合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线6紧贴介质基板1下表面，且微带线6一端与金属贴片4连接，另一端连接馈线7，所述馈线7再与同轴线缆的内导体8连接；所述同轴线缆还包括介质层9和外导体10；所述介质层9和外导体10的横截面与接地板2的侧面均有接触，且在接地板2上紧贴介质层9和外导体10设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体11。
介质基板1成薄长方体形，其长表示为L1，宽表示为W1，厚度表示为H1，材料为FR4环氧树脂板，相对介电常数为4.4，相对磁导率1.0，损耗角正切为0.02。介质基板上下两表面设置的铜的接地板、金属辐射贴片、金属馈线的厚度相同。
上述具有四个圆盘的金属贴片的设计能够明显增加辐射贴片的尺寸变化自由度，从而有效调节辐射贴片和接地板间的宽带耦合度，以达到展宽工作频带的目的。
所述八角形槽3由两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平行于矩形介质基板1，且位于矩形介质基板1的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基础上绕第一正方形槽的中心旋转45度而成。这种八角形槽与普通的矩形槽或正方形槽相比，八角形槽的八个角明显增加了天线槽的边缘有效电尺寸，进一步降低了天线的最小谐振工作频率。
所述馈线7呈半圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合，其曲面部分朝向介质基板1外侧。
所述四个圆盘5的半径相同，且四个圆盘5的圆心分别与矩形金属贴片4的四个角重合。
完成上述的初始设计之后，使用高频电磁仿真软件HFSS13.0进行仿真实验，仿真研究表明贴片的位置和尺寸及槽的大小对天线的有效工作频带有很大的影响，通过HFSS优化功能得到的各项参数最佳尺寸如表1所示。
表1本发明各参数最佳尺寸表
依照上述参数，使用HFSS对所设计的槽天线的各项特性参数进行仿真分析，分别对电压驻波比VSWR、方向辐射增益进行仿真分析。
图5为仿真得到的本发明S参数随频率变化曲线图，如图所示，在S11<-10dB条件下，本发明的天线的阻抗带宽范围为1.92-6.4GHz。本发明的天线一共有六个谐振频率中心，其值分别为2.19GHz、2.72GHz、3.89GHz、5.48GHz、5.95GHz、7.21GHz，其中靠近频率低端的两个谐振频率分别由槽的形状和辐射贴片的形式决定，后面四个谐振频率由辐射贴片合并的四个圆盘调节耦合强度引起。最高谐振频率7.21GHz不在VSWR<2阻抗带宽范围内，但它对展宽天线工作频带仍然有一定作用。
图6为仿真得到的本发明VSWR参数随频率变化曲线图，如图所示，VSWR<2的带宽范围为1.9-6.5GHz。在此带宽范围内，曲线近似平行于频率轴，未出现陡峭峰起波纹，表明电压驻波特性在带宽范围表现稳定，表明天线能与信号源在该频段内产生良好匹配，超过90％的电磁能量辐射到了自由空间。
图7所示为天线辐射方向图。分别在工作频带内频率点2.0GHz、2.8GHz、4.5GHz、5.4GHz、6.0GHz、6.4GHz仿真得到天线辐射场E面和H面方向图。从天线的辐射方向图可以看出，频率较低时方向图对称分布，天线H面辐射场全向具有稳定的辐射强度，方向图近似为圆形，具有良好的全向性。E面方向图呈哑铃状。随着频率的增大天线的辐射特性变化增大，H面辐射场的全向性稍弱，E面辐射场对称性破坏。这表明随着频率的增大，天线的电流在天线辐射贴片和槽的周围的分布发生相应地变化，辐射的高次模也随之出现。需要提及的是，天线的E面的仿真方向图与实际的相比较在低频情况下会产生一定的偏差，主要是由于同轴线缆对天线辐射特性的影响。从图1可以看出，天线尺寸较小。所仿真的本发明的天线增益变化最大的频率范围主要在5GHz附近，最小频率范围在1.9GHz和6.4GHZ附近。天线的频段覆盖了要求的UMTS的1920-1980MHz，WLAN的2.4/5.2/5.8GHz，以及WiMAX的2.5/3.5/5.5GHz频段。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种紧凑型宽带八角形槽天线，包括介质基板、接地板、金属贴片、微带线、馈线和同轴线缆，其特征在于：
所述介质基板的上表面紧贴设置有接地板，所述接地板上设置有八角形槽，所述介质基板的下表面紧贴设置有矩形金属贴片，且金属贴片的四角分别与四个圆盘合并而得到四角向外呈圆弧凸起的新结构；所述微带线紧贴介质基板下表面，且微带线一端与金属贴片连接，另一端连接馈线，所述馈线再与同轴线缆的内导体连接；所述同轴线缆还包括介质层和外导体；所述介质层和外导体的横截面与接地板的侧面均有接触，且在接地板上紧贴介质层和外导体设置有由矩形金属细片组成的闭合圆弧形导体；
所述八角形槽由两个相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的边平行于矩形介质基板，且第一正方形槽位于矩形介质基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基础上绕第一正方形槽的中心旋转45度而成；
所述馈线呈半圆柱形，且其平面部分中轴线与微带线纵向中轴线重合，其曲面部分朝向介质基板外侧。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述四个圆盘的半径相同，且四个圆盘的圆心分别与矩形金属贴片的四个角重合。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述介质基板的长L1为37～39mm，宽W1为34～36mm，厚H1为1.51～1.69mm，且所述正方形槽的边长L2为23.25～25.75mm。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述矩形金属贴片的长L3为13.30～14.70mm，宽W2为10.45～11.55mm，厚为0.016～0.018mm。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述微带线的长L4为11～13mm，宽W3为3～4mm。
6.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述圆盘的半径R1为1.90～2.10mm。
7.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述同轴线缆的内导体与馈线的半径R2均为0.57～0.63mm，且馈线的长度为1.9～2.1mm；所述同轴线缆的长度L5为9.50～10.50mm。
8.根据权利要求1所述的一种紧凑型宽带八角形槽天线，其特征在于：所述同轴线缆的介质层外半径R3为2.85～3.15mm；外导体的外半径R4为2.5～3.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410327639.0A CN104051849B (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410327639.0A CN104051849B (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104051849A CN104051849A (zh) | 2014-09-17 |
| CN104051849B true CN104051849B (zh) | 2016-04-27 |
Family
ID=51504406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410327639.0A Active CN104051849B (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104051849B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108012403A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-08 | 无锡市同步电子科技有限公司 | 一种微带线走线拐角的走线优化方法 |
| CN108054505B (zh) * | 2017-12-08 | 2020-08-07 | 华为技术有限公司 | 电路板组件和天线装置 |
| CN116365240B (zh) * | 2023-05-18 | 2023-10-27 | 天津驭信科技有限公司 | 一种宽带宽槽天线 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102110892A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-29 | 上海大学 | 低驻波比超宽带平面缝隙天线 |
| CN204067574U (zh) * | 2014-07-10 | 2014-12-31 | 重庆大学 | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101420066B (zh) * | 2008-11-21 | 2013-04-17 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种宽带单层微带贴片天线 |
| KR101076132B1 (ko) * | 2009-08-17 | 2011-10-21 | 한밭대학교 산학협력단 | 삼중 대역 안테나 |
-
2014
- 2014-07-10 CN CN201410327639.0A patent/CN104051849B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102110892A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-29 | 上海大学 | 低驻波比超宽带平面缝隙天线 |
| CN204067574U (zh) * | 2014-07-10 | 2014-12-31 | 重庆大学 | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| COMPACT WIDEBAND PRINTED FLOWER SLOT ANTENNA;Ming-Chun Tang等;《MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS》;20140630;第56卷(第6期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104051849A (zh) | 2014-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205752538U (zh) | 一种对称双圆环结构共面波导馈电双频段平面单极天线 | |
| US9391372B2 (en) | Antenna | |
| CN207572523U (zh) | 一种具有阶梯开路结构地板的杯形超宽带平面单极子天线 | |
| CN104868237A (zh) | 工形对称双偶极调控缝隙耦合谐振器多频段天线 | |
| CN107221745A (zh) | 一种机载超短波宽带刀型天线 | |
| CN105161847A (zh) | 宽带高增益圆极化天线 | |
| CN105514612A (zh) | 低剖面双频带全向天线 | |
| CN103730721A (zh) | 基于共面波导馈电的蝶形缝隙天线 | |
| CN103618138A (zh) | 小型化差分微带天线 | |
| CN106067596A (zh) | 基于共面波导馈电的小型化宽频带介质谐振器天线 | |
| CN205429159U (zh) | 一种基于共面波导馈电的宽带天线 | |
| CN105680172A (zh) | 一种基于共面波导馈电的宽带天线 | |
| CN104051849B (zh) | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 | |
| CN204067574U (zh) | 一种紧凑型宽带八角形槽天线 | |
| CN104183912B (zh) | 一种基于超材料单元的小型化双频带单极子天线 | |
| CN206401522U (zh) | 一种新型的基于多枝结构的三频天线 | |
| CN108777354A (zh) | 一种基于siw谐振腔加载的微带贴片天线 | |
| CN102280702A (zh) | 极宽带多端馈电印刷单极天线 | |
| CN104882670B (zh) | 对称双偶极调控缝隙耦合谐振器的多频段天线 | |
| KR101554911B1 (ko) | 1/4 파장 슬롯 안테나 | |
| CN107994330B (zh) | 一种uhf/vhf宽带平面印刷天线 | |
| Abdulrab et al. | Design of rectangular microstrip patch antenna using stepped cut at four corners for broadband/multiband application | |
| CN109802225A (zh) | 一种微带滤波天线 | |
| CN110416722B (zh) | 一种等边三角环结构缝隙宽带天线 | |
| CN107959111B (zh) | 一种双频电小缝隙天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201204 Address after: 225700 No. 1 Chuang Road, Zhaoyang street, Xinghua, Taizhou, Jiangsu. Patentee after: XINGHUA TIANDONG SOFTWARE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 400044 Shapingba street, Shapingba District, Chongqing, No. 174 Patentee before: Chongqing University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211109 Address after: 310000 No. 581, torch Avenue, Hangzhou, Zhejiang Patentee after: SUNWAVE COMMUNICATIONS Co.,Ltd. Address before: 225700 No. 1 Chuang Road, Zhaoyang street, Xinghua, Taizhou, Jiangsu. Patentee before: XINGHUA TIANDONG SOFTWARE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |