CN107910637A - 一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线 - Google Patents

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Abstract

一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线。属于无线通信技术领域。本发明加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线由介质板（1），印刷在介质板（1）正面上的辐射单元（2）、阻抗变换器（6）、50欧馈线（7）和印刷在介质板背面面上的接地单元（8）及“F”型贴片（9）组成。其中：a. 辐射贴片（2）上加载了1个大的六角星缝隙（3）和6个小的六角星缝隙（4），以及在辐射贴片边缘扩展了24个半六角星贴片（5）；b. 接地单元（8）上连接了一个“F”型结构贴片（9）。本发明的优点在于：1、具有超宽带；2、尺寸紧凑，实现了小型化；3、制作成本低。

Description

一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线
技术领域
本发明涉及一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，属于无线通信技术领域。
背景技术
微带天线是最基本和最常用的天线，其主要形式有微带贴片天线、微带振子天线、微带线型天线和微带缝隙天线。与普通微波天线相比，微带天线具有低剖面、易集成以及便于获得圆极化和多频段等优点，得到了广泛应用。但是，微带天线常规设计的频带较窄，功率容量较低，同时，导体和介质损耗较大，降低了辐射效率。
然而，随着无线通信领域的发展，对于微波器件的低损耗、超宽带、小尺寸等特性要求越来越高。超宽带解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。此外，通信系统的设计逐渐往密集化发展，对于微波器件的设计，小型化技术是必不可少的。因此，传统的微带天线已经不适用与目前的通信系统，必须对其改进。
为了解决以上微带天线的缺点，目前发展了多种技术对微带天线的结构和性能进行改进。如采用分形结构，可以增加天线的带宽，减小微带天线的尺寸；采用陷波技术，可以实现微带线天线超宽带；采用孔径超表面结构可以提高天线的增益；加载超材料和扩展地平面可以实现微带天线的小型化等。以上这些技术的发展大大改善了微带天线的性能，使微带天线更加适用于通信系统，在无线通信领域的发展越来越广泛。
本发明的加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计出一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线。
本发明的一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，由介质板（1），印刷在介质板（1）正面上的辐射单元（2）、阻抗变换器（6）、50欧馈线（7）和印刷在介质板背面上的接地单元（8）及“F”形贴片（9）组成。其中：
a. 辐射单元（2）是印刷在介质板（1）正面上的加载星形缝隙的齿状圆形贴片;
b. 圆形贴片半径为R；在圆形贴片上加载1个大的六角星缝隙（3）和6个小的六角星缝隙（4），以及在圆形贴片边缘扩展了24个半六角星贴片（5），形成加载星形缝隙的齿状贴片；
c. 加载的1个大的六角星缝隙（3）的中心位于圆形贴片的圆心，六角星中心到六角星尖角顶点的距离为R/4；加载的6个小的六角星缝隙（4）均匀分布在半径为R/2的圆环上，六角星的中心到六角星尖角顶点的距离为R/8；
d. 半六角星贴片（5）是六角星贴片的一半；形成24个扩展的半六角星贴片的24个六角星贴片的中心均匀分布在半径为R的圆形贴片的边缘上，六角星中心到六角星尖角顶点的距离也为R/8；
e. 接地单元（8）上连接了一个“F”型贴片（9）；
f. 本发明一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，在圆形辐射单元上加载六角星缝隙和进行边缘扩展后，使天线的下截止频率左移, 实现小型化，且带宽得到较大的增加；
g. 本发明一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，在接地单元（8）上连接了“F”型结构的贴片（9），进一步使天线的下截止频率左移，进一步小型化天线结构。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、具有超宽带；
2、结构紧凑，低剖面；
3、加工简单，制作成本低；
4、降低了低频的工作频率，实现了天线的小型化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明仿真的S11参数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，由介质板（1），印刷在介质板（1）正面上的辐射单元（2）、阻抗变换器（6）、50欧馈线（7）和印刷在介质板背面上的接地单元（8）及“F”形贴片（9）组成。其中：
a. 辐射单元（2）是印刷在介质板（1）正面上的加载星形缝隙的齿状圆形贴片;
b. 圆形贴片半径为R；在圆形贴片上加载1个大的六角星缝隙（3）和6个小的六角星缝隙（4），以及在圆形贴片边缘扩展了24个半六角星贴片（5），形成加载星形缝隙的齿状贴片；
c. 加载的1个大的六角星缝隙（3）的中心位于圆形贴片的圆心，六角星中心到六角星尖角顶点的距离为R/4；加载的6个小的六角星缝隙（4）均匀分布在半径为R/2的圆环上，六角星的中心到六角星尖角顶点的距离为R/8；
d. 半六角星贴片（5）是六角星贴片的一半；形成24个扩展的半六角星贴片的24个六角星贴片的中心均匀分布在半径为R的圆形贴片的边缘上，六角星中心到六角星尖角顶点的距离也为R/8；
e. 接地单元（8）上连接了一个“F”型贴片（9）；
f. 本发明一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，在圆形辐射单元上加载六角星缝隙和进行边缘扩展后，使天线的下截止频率左移, 实现小型化，且带宽得到较大的增加；
g. 本发明一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，在接地单元（8）上连接了“F”型结构的贴片（9），进一步使天线的下截止频率左移，进一步小型化天线结构。
本发明的结构如图1所示。采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4介质材料，尺寸为30mm×30mm×1mm；仿真的回波损耗如图2所示，实现了2.41GHz-25.38GHz的-10dB带宽，带内阻抗匹配良好。此外，本发明的天线具有结构紧凑，低剖面，制作成本低的特点。

Claims (2)

1.一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，其特征在于该天线由介质板（1），印刷在介质板（1）正面上的辐射单元（2）、阻抗变换器（6）、50欧馈线（7）和印刷在介质板背面上的接地单元（8）及“F”形贴片（9）组成, 其中： 辐射单元（2）是印刷在介质板（1）正面上的加载星形缝隙的齿状圆形贴片，圆形贴片半径为R；在圆形贴片上加载1个大的六角星缝隙（3）和6个小的六角星缝隙（4），以及在圆形贴片边缘扩展了24个半六角星贴片（5），形成加载星形缝隙的齿状贴片；加载的1个大的六角星缝隙（3）的中心位于圆形贴片的圆心，六角星中心到六角星尖角顶点的距离为R/4；加载的6个小的六角星缝隙（4）均匀分布在半径为R/2的圆环上，六角星的中心到六角星尖角顶点的距离为R/8；半六角星贴片（5）是六角星贴片的一半；形成24个扩展的半六角星贴片的24个六角星贴片的中心均匀分布在半径为R的圆形贴片的边缘上，六角星中心到六角星尖角顶点的距离也为R/8；接地单元（8）上连接了一个“F”型贴片（9）。
2.如权利要求1所述的一种加载星形缝隙的齿状小型化超宽带天线，其特征在于采用介电常数为4.4和损耗角正切为0.02的FR4介质板，尺寸为30mm×30mm×1mm。
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