CN108199138A - 半模基片集成波导背腔自双工天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半模基片集成波导背腔自双工天线，包括半模基片集成波导，半模基片集成波导顶部的金属片上刻蚀有两个长度不同的缝隙，两个缝隙分别位于半模基片集成波导对称轴的两侧，且两个缝隙到半模基片集成波导对称轴的距离不同。本发明采用半模基片集成波导实现自双工天线，有效减小了天线的尺寸，简化了天线结构。并且可以通过改变两个缝隙的长度和到半模基片集成波导对称轴的距离来改变两个工作频段的频率，实现了谐振频率独立可调节的优点。
Description
技术领域
本发明涉及自双工天线，特别是涉及半模基片集成波导背腔自双工天线。
背景技术
随着现代无线通信系统的快速发展，低成本、高性能、小型化平面双频天线的需求不断增加。紧凑型无线手持设备和具有不同频率的卫星收发系统需要高隔离度的双频天线。自双工天线消除了对更高阶双工器的需求，从而减少了元件数量使得射频前端系统能够更加紧凑高效。现有的一些使用不同技术实现的自双工天线，如圆形贴片由两个正交端口馈电、领结型缝隙背腔天线等。其设计结构复杂，尺寸较大，且多为非平面或双层基板，不适合与实际的通信电路模块集成。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单、尺寸小的半模基片集成波导背腔自双工天线。
技术方案：本发明所述的半模基片集成波导背腔自双工天线，包括半模基片集成波导，半模基片集成波导顶部的金属片上刻蚀有两个长度不同的缝隙，两个缝隙分别位于半模基片集成波导对称轴的两侧，且两个缝隙到半模基片集成波导对称轴的距离不同。
进一步，所述自双工天线有两个端口，通过50Ω微带线连接共面波导独立馈电。
进一步，所述自双工天线各部分的位置和尺寸为：半模基片集成波导顶部的金属片与底部的金属片之间设有介质基片，介质基片采用厚度为0.508mm的Rogers RT 5880，介质基片的宽度Wd为24mm，介质基片的长度Ld为30mm；金属片的一边与介质基片的一边平齐，与金属片的一边相对的另一边到与介质基片的一边相对的另一边的距离Wd1为9mm，金属片的另一边设有第一缝隙和第二缝隙，第一缝隙和第二缝隙的宽度ws为0.3mm，第一缝隙的长度L1为9mm，第二缝隙的长度L2为6mm，第一缝隙到金属片对称轴的距离d1为0.3mm，第二缝隙到金属片对称轴的距离d2为2.2mm；介质基片中设有多个金属化通孔，金属化通孔的直径d为1mm，相邻两个金属化通孔之间的距离S为2mm，所有金属化通孔围成矩形的三条边，其中第一边和第二边平行于金属片对称轴，第三边垂直于金属片对称轴，第一边和第二边有五个金属化通孔，第三边有九个金属化通孔。这样使得天线在尺寸减小、结构简化的前提下还能够不影响回波损耗和插入损耗。
进一步，所述金属片还包括尺寸相同的第一端口和第二端口，两个端口都包括长度Lf2为7.6mm、宽度Wf1为0.55mm的微带线。
有益效果：本发明公开了一种半模基片集成波导背腔自双工天线，采用半模基片集成波导实现自双工天线，有效减小了天线的尺寸，简化了天线结构。并且可以通过改变两个缝隙的长度和到半模基片集成波导对称轴的距离来改变两个工作频段的频率，实现了谐振频率独立可调节的优点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中天线的结构图；
图2为本发明具体实施方式中天线的S参数图；
图3为本发明具体实施方式中天线在8.35GHz的辐射方向图；
图4为本发明具体实施方式中天线在10.6GHz的辐射方向图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图，对本发明的技术方案做进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种半模基片集成波导背腔自双工天线，如图1所示，包括半模基片集成波导1，半模基片集成波导1顶部的金属片11上刻蚀有两个长度不同的缝隙，两个缝隙分别位于半模基片集成波导对称轴的两侧，且两个缝隙到半模基片集成波导对称轴的距离不同。
具体的，两个缝隙分别为第一缝隙111和第二缝隙112，天线有两个端口，通过50Ω微带线连接共面波导独立馈电。天线各部分的位置和尺寸为：半模基片集成波导1顶部的金属片11与底部的金属片之间设有介质基片12，介质基片12采用厚度为0.508mm的Rogers RT5880，介质基片12的宽度Wd为24mm，介质基片12的长度Ld为30mm；金属片11的一边与介质基片12的一边平齐，与金属片11的一边相对的另一边到与介质基片12的一边相对的另一边的距离Wd1为9mm，金属片11的另一边设有第一缝隙111和第二缝隙112，第一缝隙111和第二缝隙112的宽度ws为0.3mm，第一缝隙111的长度L1为9mm，第二缝隙112的长度L2为6mm，第一缝隙111到金属片11对称轴的距离d1为0.3mm，第二缝隙112到金属片11对称轴的距离d2为2.2mm；介质基片12中设有多个金属化通孔121，金属化通孔121的直径d为1mm，相邻两个金属化通孔121之间的距离S为2mm，所有金属化通孔121围成矩形的三条边，其中第一边和第二边平行于金属片11对称轴，第三边垂直于金属片11对称轴，第一边和第二边有五个金属化通孔121，第三边有九个金属化通孔121，第三边的第一个金属化通孔中心到最后一个金属化通孔中心的距离L为16mm。第一边的第一个金属化通孔中心到第二端口114上边沿的距离g2为1.9mm，第二边的第一个金属化通孔中心到第一端口113上边沿的距离g1为2.5mm。图1中，金属片11左侧到介质基片12左侧的距离Lf1为5mm。第一端口113和第二端口114尺寸相同，两个端口都包括长度Lf2为7.6mm、宽度Wf1为0.55mm的微带线。第一端口113的下边沿到金属片11的距离Wf2为0.7mm。介质基片12选择厚度为0.508mm的Rogers RT 5880(εr＝2.2，tanδ＝0.0009)。通过单层PCB工艺可以设计加工。金属化通孔121的材料为铜。
图2为天线的S参数图，自双工天线的两个通带的中心谐振频率分别为8.35GHZ和10.6GHZ，10db的阻抗带宽分别为1.4％和1.9％，两个独立端口之间的隔离度优于27db。天线的插入损耗、隔离度、增益等均和原模型指标相当。
图3和图4分别为天线谐振在8.35GHZ和10.6GHZ时的增益方向图。
Claims (4)
1.半模基片集成波导背腔自双工天线，其特征在于：包括半模基片集成波导(1)，半模基片集成波导(1)顶部的金属片(11)上刻蚀有两个长度不同的缝隙，两个缝隙分别位于半模基片集成波导对称轴的两侧，且两个缝隙到半模基片集成波导对称轴的距离不同。
2.根据权利要求1所述的半模基片集成波导背腔自双工天线，其特征在于：所述自双工天线有两个端口，通过50Ω微带线连接共面波导独立馈电。
3.根据权利要求1所述的半模基片集成波导背腔自双工天线，其特征在于：所述自双工天线各部分的位置和尺寸为：半模基片集成波导(1)顶部的金属片(11)与底部的金属片之间设有介质基片(12)，介质基片(12)采用厚度为0.508mm的Rogers RT 5880，介质基片(12)的宽度Wd为24mm，介质基片(12)的长度Ld为30mm；金属片(11)的一边与介质基片(12)的一边平齐，与金属片(11)的一边相对的另一边到与介质基片(12)的一边相对的另一边的距离Wd1为9mm，金属片(11)的另一边设有第一缝隙(111)和第二缝隙(112)，第一缝隙(111)和第二缝隙(112)的宽度ws为0.3mm，第一缝隙(111)的长度L1为9mm，第二缝隙(112)的长度L2为6mm，第一缝隙(111)到金属片(11)对称轴的距离d1为0.3mm，第二缝隙(112)到金属片(11)对称轴的距离d2为2.2mm；介质基片(12)中设有多个金属化通孔(121)，金属化通孔(121)的直径d为1mm，相邻两个金属化通孔(121)之间的距离S为2mm，所有金属化通孔(121)围成矩形的三条边，其中第一边和第二边平行于金属片(11)对称轴，第三边垂直于金属片(11)对称轴，第一边和第二边有五个金属化通孔(121)，第三边有九个金属化通孔(121)。
4.根据权利要求3所述的半模基片集成波导背腔自双工天线，其特征在于：所述金属片(11)还包括尺寸相同的第一端口(113)和第二端口(114)，两个端口都包括长度Lf2为7.6mm、宽度Wf1为0.55mm的微带线。
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