CN107834192A - 一种倒l形枝节加载宽带圆极化缝隙天线及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线及终端，该天线包括介质基板，以及分别设于介质基板上的接地板、馈线和倒L形辐射贴片，所述接地板采用以导电体围成的带缺口的矩形环，缺口设置在矩形环的下边上，缺口左侧的矩形环下边内侧设有向上延伸的长方形贴片，矩形环的右边内侧设有向左延伸的T形加载导体枝节，所述馈线呈长方形，馈线的上部设有一向右凸出的矩形馈线枝节，馈线的下部位于矩形环的缺口处，所述倒L形辐射贴片包括相连接的辐射贴片水平长边和辐射贴片竖直短边。与现有技术相比，本发明具有宽轴比带宽、宽阻抗带宽、优良圆极化的性能优势，其结构简单、尺寸小巧、易于制作，适用于无线通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线及终端。
背景技术
宽带天线是电子信息战中电子对抗设计的关键部件，在冲激雷达等时域系统中获得了广泛应用。随着高速电子集成电路的快速发展，为适应小型集成化的需求，宽带平面天线的研究与应用引人瞩目。
与线极化天线相比，圆极化天线可以有效地抑制多路信号干扰，因此被广泛地应用于通信系统中。伴随着圆极化天线应用领域的增加，圆极化天线的研究也逐渐得到了重视，并且致力于展宽圆极化天线的轴比带宽，因此由CPW（共面波导）馈电的圆极化天线也得到了一定的发展。
CPW馈电的馈电方式使得天线的辐射贴片和接地板在同一平面内，可以实现小型化和信号的完整性。CPW馈电的宽带圆极化天线以其宽频带、易加工和仅需要单一金属层等优点而得到重视，有着广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线及终端，具有宽轴比带宽、宽阻抗带宽、优良圆极化的性能优势，其结构简单、尺寸小巧、易于制作，适用于无线通信系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，包括介质基板，以及分别设于介质基板上的接地板、馈线和倒L形辐射贴片，所述接地板采用以导电体围成的带缺口的矩形环，缺口设置在矩形环的下边上，缺口左侧的矩形环下边内侧设有向上延伸的长方形贴片，矩形环的右边内侧设有向左延伸的T形加载导体枝节，所述馈线呈长方形，馈线的上部设有一向右凸出的矩形馈线枝节，馈线的下部位于矩形环的缺口处，所述倒L形辐射贴片包括相连接的辐射贴片水平长边和辐射贴片竖直短边，所述辐射贴片水平长边位于馈线的上方且位于T形加载导体枝节的左侧，所述辐射贴片竖直短边位于馈线的左侧。
所述T形加载导体枝节包括导体枝节竖直边和导体枝节水平边，所述导体枝节竖直边经导体枝节水平边连接矩形环的右边内侧，导体枝节竖直边位于辐射贴片水平长边的右侧。
所述导体枝节竖直边和导体枝节水平边的宽度均为2-4mm，导体枝节竖直边的长度为15-17mm，导体枝节水平边的长度为9-11mm。
所述馈线采用50欧姆阻抗匹配的馈线。
所述馈线的下部与矩形环的缺口之间形成两条等宽的CPW馈电缝隙。
所述CPW馈电缝隙的宽度为0.4-0.6mm。
所述矩形环的外沿边长均为58-62mm，矩形环的内沿边长均为38-42mm，所述长方形贴片的横边长为17-19mm，长方形贴片的竖边长为5-7mm；
所述辐射贴片水平长边和辐射贴片竖直短边的宽度均为2-4mm，辐射贴片水平长边的长度为12-14mm，辐射贴片竖直短边的长度为9-11mm；
所述馈线的横边长为2-4mm，馈线的竖边长为28-32mm，所述矩形馈线枝节的横边长为2-4mm，矩形馈线枝节的竖边长为14-16mm。
所述馈线的下部经矩形环的缺口与信号线相连。
与馈线相连的信号线与同轴探针相连，信号线以同轴探针进行馈电。
一种终端，所述终端包括上述的倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过调整倒L形辐射贴片、T形加载导体枝节、接地板凸起的长方形贴片各参数值，可激发圆极化波，实现天线的圆极化，扩宽轴比带宽。
2、本发明通过调整接地板、CPW馈电网络的馈线各参数值，天线的阻抗可调节为50欧姆，实现天线与输入端同轴馈电端口的匹配，从而实现宽阻抗带宽。
3、本发明结构简单、尺寸小巧、易于制作，适用于无线通信系统，有广阔的应用前景。
附图说明
图1为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的平面结构示意图；
图2为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的剖视结构示意图；
图3为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的平面尺寸示意图；
图4为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的反射系数仿真结果示意图；
图5为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的圆极化轴比带宽仿真结果示意图；
图6为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的增益带宽仿真结果示意图；
图7为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线在XOZ平面的辐射方向图。
图中，10-介质基板；101-矩形环；102-缺口；20-馈线；21-矩形馈线枝节；22-CPW馈电缝隙；30-T形加载导体枝节；31-导体枝节竖直边；32-导体枝节水平边；40-倒L形辐射贴片；41-辐射贴片水平长边；42-辐射贴片竖直短边；50-接地板；51-长方形贴片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，是小型CPW馈电宽轴比带宽缝隙天线，包括介质基板10，以及分别设于介质基板10上的接地板50、馈线20和倒L形辐射贴片40，介质基板10为环氧树脂板，接地板50采用以导电体围成的带缺口102的矩形环101，缺口102设置在矩形环101的下边上，缺口102左侧的矩形环101下边内侧设有向上延伸的长方形贴片51，即矩形环101缺口102左侧变宽，矩形环101的右边内侧设有向左延伸的T形加载导体枝节30，构成CPW馈电结构的馈线20采用50欧姆阻抗匹配的馈线并呈长方形，馈线20的上部设有一向右凸出的矩形馈线枝节21，馈线20的下部位于矩形环101的缺口102处，馈线20的下部经矩形环101的缺口102与信号线相连，倒L形辐射贴片40包括相连接的辐射贴片水平长边41和辐射贴片竖直短边42，辐射贴片水平长边41位于馈线20的上方且位于T形加载导体枝节30的左侧，辐射贴片竖直短边42位于馈线20的左侧。
与馈线20相连的信号线与同轴探针相连，信号线以同轴探针进行馈电。
T形加载导体枝节30包括导体枝节竖直边31和导体枝节水平边32，导体枝节竖直边31经导体枝节水平边32与矩形环101的右边内侧短接，导体枝节竖直边31位于辐射贴片水平长边41的右侧。导体枝节竖直边31的宽度W 4 和导体枝节水平边32的宽度L 5 均为2-4mm，导体枝节竖直边31的长度L 4 为15-17mm，导体枝节水平边32的长度W 5 为9-11mm。
馈线20的下部与矩形环101的缺口102之间形成两条等宽的CPW馈电缝隙22，CPW馈电缝隙22位于接地板50下方。CPW馈电缝隙22的宽度g为0.4-0.6mm。
矩形环101的外沿边长W均为58-62mm，矩形环101的内沿边长L均为38-42mm，长方形贴片51的横边长W 6 为17-19mm，长方形贴片51的竖边长L 6 为5-7mm；
辐射贴片水平长边41的宽度L 3 和辐射贴片竖直短边42的宽度W 2 均为2-4mm，辐射贴片水平长边41的长度W 3 为12-14mm，辐射贴片竖直短边42的长度L 2 为9-11mm；
馈线20的横边长W f 为2-4mm，馈线20的竖边长为28-32mm，矩形馈线枝节21的横边长W s 为2-4mm，矩形馈线枝节21的竖边长L s 为14-16mm。
通过调整倒L形辐射贴片40、T形加载导体枝节30、接地板50凸起的长方形贴片51各参数值，可激发圆极化波，实现天线的圆极化，扩宽轴比带宽。
通过调整接地板50、CPW馈电网络的馈线20各参数值，天线的阻抗可调节为50欧姆，实现天线与输入端同轴馈电端口的匹配，从而实现宽阻抗带宽。
本实施例中，如图2-3所示，天线结构尺寸如下表（单位：mm），接地板50上的矩形环101为正矩形的环带。
| W | L | W f | L f | g | L 1 | W s | L s | W 2 | L 2 |
| 60 | 40 | 3 | 15 | 0.5 | 16 | 3 | 15 | 3 | 10 |
| W 3 | L 3 | W 4 | L 4 | W 5 | L 5 | W 6 | L 6 | h | |
| 13 | 3 | 3 | 16 | 10 | 3 | 18 | 6 | 0.8 |
图4所示为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的反射系数，Freq表示频率，S(1,1)是指第二个端口匹配时，第一个端口的反射系数；图5所示为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的圆极化轴比（Axial Ratio Value）；图6所示为倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线的增益带宽（Gain Total）；图7中倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线在XOZ平面的辐射方向图呈近似的“8”字形，且天线在频点处呈现出稳定的辐射方向特性。
一种终端，终端包括上述的倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线。该终端可以包括无线网关、固定台或网卡等。
Claims (10)
1.一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，包括介质基板（10），以及分别设于介质基板（10）上的接地板（50）、馈线（20）和倒L形辐射贴片（40），所述接地板（50）采用以导电体围成的带缺口（102）的矩形环（101），缺口（102）设置在矩形环（101）的下边上，缺口（102）左侧的矩形环（101）下边内侧设有向上延伸的长方形贴片（51），矩形环（101）的右边内侧设有向左延伸的T形加载导体枝节（30），所述馈线（20）呈长方形，馈线（20）的上部设有一向右凸出的矩形馈线枝节（21），馈线（20）的下部位于矩形环（101）的缺口（102）处，所述倒L形辐射贴片（40）包括相连接的辐射贴片水平长边（41）和辐射贴片竖直短边（42），所述辐射贴片水平长边（41）位于馈线（20）的上方且位于T形加载导体枝节（30）的左侧，所述辐射贴片竖直短边（42）位于馈线（20）的左侧。
2.根据权利要求1所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述T形加载导体枝节（30）包括导体枝节竖直边（31）和导体枝节水平边（32），所述导体枝节竖直边（31）经导体枝节水平边（32）连接矩形环（101）的右边内侧，导体枝节竖直边（31）位于辐射贴片水平长边（41）的右侧。
3.根据权利要求2所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述导体枝节竖直边（31）和导体枝节水平边（32）的宽度均为2-4mm，导体枝节竖直边（31）的长度为15-17mm，导体枝节水平边（32）的长度为9-11mm。
4.根据权利要求1所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述馈线（20）采用50欧姆阻抗匹配的馈线。
5.根据权利要求1所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述馈线（20）的下部与矩形环（101）的缺口（102）之间形成两条等宽的CPW馈电缝隙（22）。
6.根据权利要求5所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述CPW馈电缝隙（22）的宽度为0.4-0.6mm。
7.根据权利要求1所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述矩形环（101）的外沿边长均为58-62mm，矩形环（101）的内沿边长均为38-42mm，所述长方形贴片（51）的横边长为17-19mm，长方形贴片（51）的竖边长为5-7mm；
所述辐射贴片水平长边（41）和辐射贴片竖直短边（42）的宽度均为2-4mm，辐射贴片水平长边（41）的长度为12-14mm，辐射贴片竖直短边（42）的长度为9-11mm；
所述馈线（20）的横边长为2-4mm，馈线（20）的竖边长为28-32mm，所述矩形馈线枝节（21）的横边长为2-4mm，矩形馈线枝节（21）的竖边长为14-16mm。
8.根据权利要求1所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，所述馈线（20）的下部经矩形环（101）的缺口（102）与信号线相连。
9.根据权利要求8所述的一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线，其特征在于，与馈线（20）相连的信号线与同轴探针相连，信号线以同轴探针进行馈电。
10.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1-9任一项所述的倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线。
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