CN107257020A - L‑波段频率可调微带贴片天线 - Google Patents

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CN107257020A CN201710451825.9A CN201710451825A CN107257020A CN 107257020 A CN107257020 A CN 107257020A CN 201710451825 A CN201710451825 A CN 201710451825A CN 107257020 A CN107257020 A CN 107257020A
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屈绍波
袁航盈
王军
王甲富
马华
张介秋
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Abstract

本发明公开了L‑波段频率可调微带贴片天线，涉及微带贴片天线技术领域。天线由三层基板组成，上层基板上方为辐射贴片，下层基板下方为金属接地板，中间层为水与空气混合，利用SMA转接头对天线进行馈电，改变水面高度即改变天线的谐振频点。本发明可以实现L‑波段的全覆盖，天线的辐射方向图在各个谐振频点处均为典型的微带贴片天线的方向图，增益也满足实际应用的要求。

Description

L-波段频率可调微带贴片天线
技术领域
本发明涉及微带贴片天线技术领域，特别是涉及L-波段频率可调微带贴片天线。
背景技术
可重构天线(ReconfigurableAntenna)的概念于20世纪60年代提出，指的是具有频率可调、极化可调、方向图可调或者多电磁参数可调特性的天线，具有体积小、功能多、易于实现分集应用等优点，是目前天线智能化研究的热点之一，研究重点主要集中在天线的结构设计而非射频信号处理系统。目前的实现方式主要包括：电可调和机械可调两种方式，其中电可调应用最为广泛。电可调方式需要加载集总元件，如PIN二极管、变容二极管、MEMS、开关等，在附加直流偏置电路的控制下通过调节集总元件的通断状态等，实现天线的可调设计。
微带贴片天线具有结构简单、剖面低、易共形、易集成、以及重量轻、成本低等优点，广泛应用于微波天线这一领域。作为一种谐振型天线，微带天线具有窄带特性，通常阻抗带宽为1％～5％。为了实现保密通信、跳频通信、高速数据传输等，原有的窄带天线已无法满足实际应用的要求，因而对宽带天线甚至超宽带天线技术的需求越来越急切。
发明内容
本发明实施例提供了L-波段频率可调微带贴片天线，可以解决现有技术中存在的问题。
L-波段频率可调微带贴片天线，所述天线由三层基板组成，上层基板上方为辐射贴片，下层基板下方为金属接地板，中间层为水与空气混合，利用SMA转接头对天线进行馈电，改变水面高度即改变天线的谐振频点。
优选地，上下两层基板均采用低损耗的F4B介质板，所述F4B介质板的相对介电常数εr＝2.65，损耗角正切tanδ＝0.001，厚度为h1＝1mm。
优选地，上下两层F4B介质板的间距H＝4mm，贴片尺寸l＝45mm，馈电点的x轴坐标xf＝6.5mm，金属接地板尺寸lg＝110mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明可以实现L-波段的全覆盖，天线的辐射方向图在各个谐振频点处均为典型的微带贴片天线的方向图，增益也满足实际应用的要求。
2.本发明中天线的谐振频点的位置具有可灵活设计的特点，因此可将该设计方法应用于其他较低频段频率可调天线的设计，具有广泛的应用前景。
3.本发明结构简单、成本低廉、易于制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是水的德拜驰豫模型，其中实线为相对介电常数实部，虚线为相对介电常数虚部；
图2是天线俯视结构图；
图3是天线的切面结构图；
图4是天线的反射系数(S11)仿真曲线；
图5-图9是天线的仿真辐射增益方向图，其中图5是h＝2mm，频点f＝1.92GHz，图6是h＝2.5mm，频点为f＝1.708GHz，图7是h＝3mm，频点为f＝1.496GHz，图8是h＝3.5mm，频点为f＝1.122GHz，图9是h＝4mm，频点为f＝1.045GHz。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为水的德拜驰豫模型。可以看出，在L-波段范围内，相对介电常数实部的变化幅度很小，从78.2减小到77.6，损耗在可接受的范围内。
图2-3是天线的结构图，天线由三层基板组成，上层基板上方为辐射贴片，下层基板下方为金属接地板，上下两层基板均采用低损耗的F4B(相对介电常数εr＝2.65，损耗角正切tanδ＝0.001，厚度为h1＝1mm)，中间层为水与空气混合，水面高度为h。上下两层F4B介质板的间距固定为H，贴片尺寸为l，金属接地板尺寸为lg，利用50欧的SMA转接头对天线进行馈电，馈电点的位置为(xf,0)，仿真优化后的结构参数分别为H＝4mm，l＝45mm，xf＝6.5mm，lg＝110mm。天线的整体剖面为6mm，仅为0.03λ0。具体加工时可采用垫片固定好上下两层F4B基板的高度，然后对天线进行封装，封装之后采用医用注射器精确控制加水量。
图4是采用CST Microwave Studio软件仿真得到的反射系数(S11)曲线。可以看出，随着水面高度h的增大，天线的谐振频点朝低频处移动，当h＝2mm时，谐振中心频点为1.92GHz；当h＝4mm时，谐振中心频点为1.045GHz，覆盖整个L-波段范围。
图5-图9是仿真得到的各个谐振频点的辐射方向图。从图中可以看出，方向图保持了高度的稳定性，实际增益随着频率的升高而升高，在1.045GHz处的实际增益为3.63dB。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.L-波段频率可调微带贴片天线，其特征在于，所述天线由三层基板组成，上层基板上方为辐射贴片，下层基板下方为金属接地板，中间层为水与空气混合，利用SMA转接头对天线进行馈电，改变水面高度即改变天线的谐振频点。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，上下两层基板均采用低损耗的F4B介质板，所述F4B介质板的相对介电常数εr＝2.65，损耗角正切tanδ＝0.001，厚度为h1＝1mm。
3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，上下两层F4B介质板的间距H＝4mm，贴片尺寸l＝45mm，馈电点的x轴坐标xf＝6.5mm，金属接地板尺寸lg＝110mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN201408833Y (zh) * 2009-04-30 2010-02-17 比亚迪股份有限公司 一种平面天线及天线模组
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