CN105742805A - 栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线 - Google Patents

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赵洪新
周健
殷晓星
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Southeast University
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Abstract

栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线涉及一种缝隙天线，该天线包括介质基板(1)、介质基板(1)上的金属地(2)和辐射槽缝(3)、共面波导馈线(4)；金属地(2)上有辐射槽缝(3)和多条平行的栅缝(6)；辐射槽缝(3)的两端短路；在辐射槽缝(3)的两个边缘，有数个电容(7)并联跨接在其边缘；共面波导馈线(4)的一端是天线的端口(8)，共面波导馈线(4)另一端的导体(9)跨过辐射槽缝(3)，在辐射槽缝(3)的边缘(10)，与金属地(2)连接。该天线可减少天线尺寸、交叉极化、遮挡和改善隔离。

Description

栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线
技术领域
本发明涉及一种槽缝天线，尤其是一种栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线。
背景技术
槽缝天线是振子天线的对偶天线，有着广泛的应用。但是，普通的槽缝天线不仅辐射槽缝本身的长度要有二分之一波长，而且辐射槽缝周围还需要较大的金属地面积，通常金属地的长度比槽缝的长度大二分之一波长，金属地的宽度比槽缝的宽度大二分之一波长。较大的金属地会使得槽缝天线不适合多输入多输出(MIMO)应用，导致天线的交叉极化变差，这些都将导致频谱效率和信道容量的下降。同时槽缝的阻抗很大，还使得槽缝天线馈电传输线的阻抗匹配比较困难。
发明内容
技术问题:本发明的目的是提出一种栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线，该天线可以减小辐射槽缝的长度和金属地的面积，而且具有抑制交叉极化的作用。
技术方案：本发明的栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线包括介质基板、设置在介质基板上的金属地和辐射槽缝、共面波导馈线；介质基板的一面是金属地和共面波导馈线，共面波导馈线的接地面就是金属地；金属地上有辐射槽缝，辐射槽缝的形状是矩形，辐射槽缝位于金属地的中心；金属地上多条平行栅缝构成的栅缝阵列，栅缝的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝的四周，栅缝与辐射槽缝相互垂直；栅缝的一端短路；栅缝的另一端开路，位于介质基板的边缘；辐射槽缝的两端短路；有数个电容并联跨接在辐射槽缝的两个边缘，使得辐射槽缝的特性阻抗变低；共面波导馈线的一端是天线的端口，共面波导馈线另一端的导体跨过辐射槽缝，在辐射槽缝的边缘，与金属地连接。
改变栅缝阵列中相邻栅缝的间距、栅缝的宽度、栅缝短路端离辐射槽缝的距离，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝的电长度。
改变加载电容的数量、容值和间距，可以调节辐射槽缝的特性阻抗，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝的电长度。
栅缝的电长度不应该取在四分之一，以避免引起谐振辐射，造成交叉极化的上升。
电容并联加载到辐射槽缝的两个边缘，不仅使得槽缝传输线的特性阻抗降低至易于与馈电传输线匹配额，而且还降低了槽缝传输线的相速，使得半波长辐射槽缝的长度减小，实现辐射槽缝进而天线的小型化。栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线的工作频率主要由辐射槽缝的谐振频率确定，但是金属地的尺寸、共面波导馈线导体与辐射槽缝连接的位置也可以对天线的工作频率和匹配程度进行调节。金属地上的栅缝对辐射槽缝形成周期性的加载，又使得辐射槽缝变成周期性的慢波结构，减小了天线的电尺寸；同时由于栅缝的方向与辐射槽缝的方向垂直，抑制了金属地上沿辐射槽缝方向的电流，并且使得沿辐射槽缝方向的剩余的电流分布的更集中，从而减小了交叉极化的辐射，也减小了金属地的尺寸。
有益效果：本发明的栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线的有益效果是，该天线可以减小整个天线的电尺寸、实现小型化，同时还具有抑制天线的交叉极化作用。
附图说明
图1为栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线整体结构示意图。
图中有：介质基板1、金属地2、辐射槽缝3、共面波导馈线4、接地面5、栅缝6、电容7、端口8、导体9和边缘10。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明所采用的实施方案是：栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线包括介质基板1、设置在介质基板1上的金属地2和辐射槽缝3、共面波导馈线4；介质基板1的一面是金属地2和共面波导馈线4，共面波导馈线4的接地面5就是金属地2；金属地2上有辐射槽缝3，辐射槽缝3的形状是矩形，辐射槽缝3位于金属地2的中心；金属地2上多条平行栅缝6构成的栅缝6阵列，栅缝6的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝3的四周，栅缝6与辐射槽缝3相互垂直；栅缝6的一端短路；栅缝6的另一端开路，位于介质基板1的边缘；辐射槽缝3的两端短路；有数个电容7并联跨接在辐射槽缝3的两个边缘，使得辐射槽缝3的特性阻抗变低；共面波导馈线4的一端是天线的端口8，共面波导馈线4另一端的导体9跨过辐射槽缝3，在辐射槽缝3的边缘10，与金属地2连接。
改变栅缝6阵列中相邻栅缝6的间距、栅缝6的宽度、栅缝6短路端离辐射槽缝3的距离，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝3的电长度。
改变加载电容7的数量、容值和间距，可以调节辐射槽缝3的特性阻抗，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝3的电长度。
栅缝6的电长度不应该取在四分之一，以避免引起谐振辐射，造成交叉极化的上升。
栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线的工作频率主要由辐射槽缝3的谐振频率确定，但是金属地2的尺寸、共面波导馈线导体9与辐射槽缝3连接的位置也可以对天线的工作频率和匹配程度进行调节。金属地2上的栅缝6对辐射槽缝3形成周期性的加载，又使得辐射槽缝3变成周期性的慢波结构，减小了天线的电尺寸；同时由于栅缝6的方向与辐射槽缝3的方向垂直，抑制了金属地2上沿辐射槽缝3方向的电流，并且使得沿辐射槽缝3方向的剩余的电流分布的更集中，从而减小了交叉极化的辐射，也减小了金属地2的尺寸。
在工艺上，栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线既可以采用普通的印刷电路板(PCB)工艺，也可以采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺或者CMOS、Si基片等集成电路工艺实现。电容7可以根据工作频率选择相应封装的贴片电容7，并根据电容7两引脚电极的距离，选择辐射槽缝3的宽度。
根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (3)

1.一种栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线，其特征在于该天线包括介质基板(1)、设置在介质基板(1)上的金属地(2)和辐射槽缝(3)、共面波导馈线(4)；介质基板(1)的一面是金属地(2)和共面波导馈线(4)，共面波导馈线(4)的接地面(5)就是金属地(2)；金属地(2)上有辐射槽缝(3)，辐射槽缝(3)的形状是矩形，辐射槽缝(3)位于金属地(2)的中心；金属地(2)上多条平行栅缝(6)构成的栅缝(6)阵列，栅缝(6)的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝(3)的四周，栅缝(6)与辐射槽缝(3)相互垂直；栅缝(6)的一端短路；栅缝(6)的另一端开路，位于介质基板(1)的边缘；辐射槽缝(3)的两端短路；有数个电容(7)并联跨接在辐射槽缝(3)的两个边缘，使得辐射槽缝(3)的特性阻抗变低；共面波导馈线(4)的一端是天线的端口(8)，共面波导馈线(4)另一端的导体(9)跨过辐射槽缝(3)，在辐射槽缝(3)的边缘(10)，与金属地(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线，其特征在于改变栅缝(6)阵列中相邻栅缝(6)的间距、栅缝(6)的宽度、栅缝(6)短路端离辐射槽缝(3)的距离，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝(3)的电长度。
3.根据权利要求1所述的一种栅缝地共面波导馈电电容加载的槽缝天线，其特征在于改变加载电容(7)的数量、容值和间距，可以调节辐射槽缝(3)的特性阻抗，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝(3)的电长度。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006097496A1 (en) * 2005-03-15 2006-09-21 Fractus, S.A. Slotted ground-plane used as a slot antenna or used for a pifa antenna
US7123200B1 (en) * 1990-05-02 2006-10-17 Nortel Networks Limited Sea surface antenna
CN104124527A (zh) * 2014-07-22 2014-10-29 南京邮电大学 高隔离缝隙天线阵列

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