CN108598694A - 一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 - Google Patents
一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108598694A CN108598694A CN201810329267.3A CN201810329267A CN108598694A CN 108598694 A CN108598694 A CN 108598694A CN 201810329267 A CN201810329267 A CN 201810329267A CN 108598694 A CN108598694 A CN 108598694A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gap
- medium substrate
- long side
- microstrip line
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005388 cross polarization Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/106—Microstrip slot antennas
Abstract
一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线，属于缝隙天线技术领域。由矩形结构介质基板、在介质基板上表面涂覆的金属层和在介质基板下表面涂覆的矩形结构金属微带线构成，在金属层上用三氯化铁溶液刻蚀出矩形窄带缝隙和矩形开口缝隙，两者均为镂空结构，露出下面的介质基板。本发明提供了一种结构简单、工作带宽可达37.4％、二阶和三阶谐波得到有效抑制、工作频带内具有近似双向辐射特性的谐波抑制宽带窄缝隙天线，具有较高的交叉极化电平，满足实际应用的要求。
Description
技术领域
本发明属于缝隙天线技术领域，具体涉及一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线。
背景技术
无线微波输能(MPT)技术在远距离大功率能量传输上有广泛应用前景，整流天线系统是MPT中的接收环节，它把微波能接收后整流为直流电能，其结构部件一般包括接收天线、输入滤波器、匹配电路、整流电路、输出直流滤波器和负载。整流天线系统的转换效率是整个MPT系统能量利用效率的决定因素之一。其中，输入滤波器主要是用于防止由整流二级管产生的二阶和三阶等高阶谐波通过接收天线又辐射回到自由空间，从而提高整流天线系统的效率。
目前已有多种谐波抑制天线，如文献[Douyère A,Luk J D L S,AlicalapaF.High efficiency microwave rectenna circuit:modelling and design[J].Electronics Letters,2008,44(24):1409-1410.]提出了采用谐波抑制天线取代接收天线和输入滤波器，即谐波抑制天线同时具有接收天线和输入滤波器的作用。这样，不仅缩小了整流天线系统的尺寸，还不会因为滤波器本身的插入损耗而降低系统的效率。文献[SungY J,Kim Y S.An improved design of microstrip patch antennas using photonicbandgap structure[J].IEEE Transactions on antennas and propagation,2005,53(5):1799-1804]提出了一种利用缺陷接地结构(DGS)和微带谐振单元(CMRC)组成带阻结构，应用到馈线上，实现二阶谐波抑制功能的天线。虽然整体天线尺寸是有所减少，但这种结构与插入滤波器本质上是一致的。如能把上述两者结合，即在天线辐射元内部的辐射元与馈线连接处引入带阻结构，则可进一步减少系统的体积并提高系统的效率。
就印制结构而言，谐波抑制天线可有两种形式，即具有方向性的微带贴片结构和具有双向辐射特性的微带缝隙天线结构。从抑制原理上讲，基本可分为两类，即利用辐射元本身的抑制和利用输入端的抑制。对天线结构及形状进行调整，是通过辐射元实现天线谐波抑制的途径之一，但辐射元结构设计相对困难[Strassner B,Chang K.5.8-GHzcircularly polarized rectifying antenna for wireless microwave powertransmission[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2002,50(8):1870-1876.]。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、工作带宽可达37.4％、二阶和三阶谐波得到有效抑制、工作频带内具有近似双向辐射特性的谐波抑制宽带窄缝隙天线，具有较高的交叉极化电平，满足实际应用的要求。
本发明所述的谐波抑制宽带窄缝隙天线由矩形结构介质基板、在介质基板上表面涂覆的金属层和在介质基板下表面涂覆的矩形结构金属微带线构成，在金属层上用三氯化铁溶液刻蚀出矩形窄带缝隙和矩形开口缝隙，两者均为镂空结构，露出下面的介质基板；窄带缝隙的对称中心与介质基板的对称中心相重合，且窄带缝隙的长边与介质基板的长边相平行；矩形开口缝隙位于窄带缝隙的上方，矩形开口缝隙的下部短边与窄带缝隙的上部长边相重合，从而使矩形开口缝隙与窄带缝隙相连通；矩形开口缝隙平行于长边方向的中线与介质基板平行于短边方向的中线相重合；微带线平行于长边方向的中线与矩形开口缝隙平行于长边方向的中线在同一平面内的投影相平行，两个投影相距一个较短的距离，且该距离小于矩形开口缝隙短边长度的二分之一；微带线的上部短边与介质基板的上部长边相重合，所形成的端口作为馈电端口；微带线下部短边的边缘处通过导体柱与介质基板上表面的金属层相连通；微带线长边长度大于介质基板短边长度与窄带缝隙短边长度之和的二分之一。
进一步：
所述矩形结构介质基板为聚四氟乙烯基微波介质基板，长边长度a为78～82mm，短边长度b为68～72mm，厚度为1.1～1.3mm；金属层为覆铜箔，厚度为0.02～0.05mm，相对介电常数为3.1～3.3，损耗角正切值不大于0.01。
所述窄带缝隙的长边长度c为66～70mm，短边长度d为1.1～1.3mm；所述矩形开口缝隙的长边长度f为14～16mm，短边长度e为8.8～10.8mm；所述金属微带线为覆铜箔，长边长度g为39.6～43.6mm，短边长度h为1.5～1.7mm，厚度为0.02～0.05mm，金属微带线平行于长边方向中线偏离矩形开口缝隙平行于长边方向中线的距离i为3.0～3.4mm；且g>(b+d)/2，i<e/2。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：天线工作带宽可达37.4％，且二阶和三阶谐波得到有效抑制。工作频段内天线具有近似双向辐射特性，同时还具有较高的交叉极化电平，满足实际应用的要求。
附图说明
图1为本发明实施例所述的介质基板上表面的俯视结构示意图。
图2为本发明实施例所述的介质基板下表面的俯视结构示意图。
图3为本发明实施例所述的天线实测回波损耗曲线图。
图4为本发明实施例2.2GHz时天线H面方向图。图4中，曲线a1是激励时H面主极化方向图；曲线b1是激励时H面交叉极化方向图。
图5为本发明实施例2.2GHz时天线E面方向图。图5中，曲线a2是激励时E面主极化方向图；曲线b2是激励时E面交叉极化方向图。
图6为本发明实施例2.6GHz时天线H面方向图。图6中，曲线a3是激励时H面主极化方向图；曲线b3是激励时H面交叉极化方向图。
图7为本发明实施例2.6GHz时天线E面方向图。图7中，曲线a4是激励时H面主极化方向图；曲线b4是激励时E面交叉极化方向图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
参见图1和图2，本发明实施例包括介质基板1，介质基板1上表面涂覆有金属层，该上表面金属层设有窄带缝隙2和矩形开口缝隙3，窄带缝隙2的对称中心与介质基板1上表面的对称中心相重合，且窄带缝隙2的长边与介质基板1的长边相平行；矩形开口缝隙3位于窄带缝隙的上方且与窄带缝隙相连，其长边方向的中线与介质基板短边方向的中线相重合。介质基板1下表面涂覆有金属微带线6，微带线6长边方向的中线与矩形开口缝隙3长边方向的中线平行，微带线6的上部短边与介质基板的上部长边相重合，所形成的端口5作为馈电端口。微带线6的下部短边边缘处通过导体柱4与介质基板上表面的金属层相连。
所述介质基板1为矩结构，长边长度a为80mm，短边长度b为70mm，厚度为1.2mm，覆铜膜厚度为0.035mm，相对介电常数为3.2，损耗角正切值不大于0.01。
窄带缝隙2的长边长度c为68mm，短边长度d为1.2mm，厚度为0.035mm。矩形开口缝隙3的短边长度e为9.8mm，长边长度f为15mm，厚度为0.035mm。金属微带线6的长边长度g为41.6mm，短边长度h为1.6mm，厚度为0.035mm。金属微带线6平行于长边方向中张相对于矩形开口缝隙3平行于长边方向中线偏离的距离i为3.2mm。
实施例2
参见图3，为上述结构参数的天线散射参数频率曲线的实测值图。由曲线可见，实测值小于-10dB的实测频带范围为1.98～2.89GHz，相对带宽为37.4％。在该频带内，有两个谐振频点，分别为2.2GHz和2.65GHz。在4～9GHz频率范围，仿真结果在4.65GHz和8.46GHz处出现两个S11的极小值，分别为-2.3dB和-7.2dB。对于实测结果，其S11极小值出现在4.68、6.02、7.68GHz三个频点，其值分别为-2.8、-3.4和-6.6dB。
参见图4～7，利用SATIMO Starlab天线测试系统得到天线在2.2GHz和2.6GHz时方向图的测试结果。图4为2.2GHz时天线H面方向图；图5为2.2GHz时天线E面方向图；图6为2.6GHz时天线H面方向图；图7为2.6GHz时天线E面方向图。两个频点的的H面(xoz面)方向图，都表现出略有向-X轴方向偏移的特性。在2.2GHz和2.6GHz两个频点，天线的增益分别为4.6dBi和3.5dBi。
Claims (3)
1.一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线，其特征在于：由矩形结构介质基板、在介质基板上表面涂覆的金属层和在介质基板下表面涂覆的矩形结构金属微带线构成；在金属层上用三氯化铁溶液刻蚀出矩形窄带缝隙和矩形开口缝隙，两者均为镂空结构，露出下面的介质基板；窄带缝隙的对称中心与介质基板的对称中心相重合，且窄带缝隙的长边与介质基板的长边相平行；矩形开口缝隙位于窄带缝隙的上方，矩形开口缝隙的下部短边与窄带缝隙的上部长边相重合，从而使矩形开口缝隙与窄带缝隙相连通；矩形开口缝隙平行于长边方向的中线与介质基板平行于短边方向的中线相重合；微带线平行于长边方向的中线与矩形开口缝隙平行于长边方向的中线在同一平面内的投影相平行，两个投影相距一个较短的距离，且该距离小于矩形开口缝隙短边长度的二分之一；微带线的上部短边与介质基板的上部长边相重合，所形成的端口作为馈电端口；微带线下部短边的边缘处通过导体柱与介质基板上表面的金属层相连通；微带线长边长度大于介质基板短边长度与窄带缝隙短边长度之和的二分之一。
2.如权利要求1所述的一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线，其特征在于：所述矩形结构介质基板为聚四氟乙烯基微波介质基板，长边长度a为78～82mm，短边长度b为68～72mm，厚度为1.1～1.3mm；金属层为覆铜膜，厚度为0.02～0.05mm，相对介电常数为3.1～3.3，损耗角正切值不大于0.01。
3.如权利要求2所述的一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线，其特征在于：窄带缝隙的长边长度c为66～70mm，短边长度d为1.1～1.3mm；矩形开口缝隙的长边长度f为14～16mm，短边长度e为8.8～10.8mm；金属微带线的长边长度g为39.6～43.6mm，短边长度h为1.5～1.7mm，厚度为0.02～0.05mm，金属微带线平行于长边方向中线偏离矩形开口缝隙平行于长边方向中线的距离i为3.0～3.4mm；且g>(b+d)/2，i<e/2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810329267.3A CN108598694B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810329267.3A CN108598694B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108598694A true CN108598694A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108598694B CN108598694B (zh) | 2020-07-31 |
Family
ID=63622168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810329267.3A Expired - Fee Related CN108598694B (zh) | 2018-04-13 | 2018-04-13 | 一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108598694B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023155163A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超宽带天线结构及电子设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202797290U (zh) * | 2012-05-31 | 2013-03-13 | 中国计量学院 | T型开槽式共面双频微带天线 |
| JP2013141125A (ja) * | 2012-01-04 | 2013-07-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc | アンテナ共用器 |
| CN105826672A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-03 | 南京邮电大学 | 一种增益带陷特性滤波天线 |
| CN106654562A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-10 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 毫米波天线及其天线系统 |
-
2018
- 2018-04-13 CN CN201810329267.3A patent/CN108598694B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013141125A (ja) * | 2012-01-04 | 2013-07-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc | アンテナ共用器 |
| CN202797290U (zh) * | 2012-05-31 | 2013-03-13 | 中国计量学院 | T型开槽式共面双频微带天线 |
| CN105826672A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-03 | 南京邮电大学 | 一种增益带陷特性滤波天线 |
| CN106654562A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-10 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 毫米波天线及其天线系统 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| CHOW-YEN-DESMOND SIM等: "Microstrip-Fed Ring Slot Antenna Design With Wideband Harmonic Suppression", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 * |
| LI WEIWEN等: "A wideband printed slot antenna with harmonic suppression", 《MICROW OPT TECHNOL LETT.》 * |
| V. RAKESH VARMA等: "Design and Simulation of an RF Power Amplifier integrated harmonic suppression antenna for WiMAX applications", 《2017 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER COMMUNICATION AND INFORMATICS》 * |
| ZHONGXIANG SHEN等: "A circularly polarized microstrip-fed T-slot antenna", 《IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM. TRANSMITTING WAVES OF PROGRESS TO THE NEXT MILLENNIUM》 * |
| 张钧等: "《微带天线理论与工程》", 31 December 1988 * |
| 徐彪: "印制缝隙结构双极化及谐波抑制天线的设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023155163A1 (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超宽带天线结构及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108598694B (zh) | 2020-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chou et al. | All polarization receiving rectenna with harmonic rejection property for wireless power transmission | |
| CN109301461A (zh) | 一种小型化超宽带平面八木天线 | |
| CN208923345U (zh) | 一种小型化超宽带平面八木天线 | |
| CN109216904A (zh) | 一种宽带低剖面微带天线 | |
| CN106356616A (zh) | 一种应用于wlan频段的介质谐振器天线 | |
| CN105958192B (zh) | 一种采用Peano分形电磁带隙结构的双频抗多径导航天线 | |
| CN201985241U (zh) | 适用于金属表面的射频识别标签天线 | |
| CN207409651U (zh) | 一种正多边形贴片的圆极化天线 | |
| Ranjan et al. | Design of Circularly polarized rectangular patch antenna with single cut | |
| CN108598694A (zh) | 一种通过微带线馈电的具有谐波抑制作用的宽带窄缝隙天线 | |
| CN206098695U (zh) | 一种应用于wlan频段的介质谐振器天线 | |
| CN103151610A (zh) | 一种小型化不对称平面超宽带天线 | |
| CN203250851U (zh) | 四阵列l波段全向卫星定位天线 | |
| CN203180064U (zh) | 一种小型化不对称平面超宽带天线 | |
| CN203351744U (zh) | 正方螺旋形双频微带天线 | |
| CN109687126A (zh) | 一种拟c型结构的圆极化微带天线 | |
| CN106785401B (zh) | 一种基于容性加载的小型化准八木天线 | |
| CN202142646U (zh) | 电磁晶体微带天线 | |
| Maity et al. | Design of compact CPW-fed symmetrical staircase-shaped UWB antenna using transmission line model | |
| Mohammadshah et al. | Customizable and upgradable design triple-band dual circular polarization rectenna for ambient RF energy harvesting | |
| Chair et al. | Comparative study on the mutual coupling between different sized cylindrical dielectric resonators antennas and circular microstrip patch antennas | |
| CN208608358U (zh) | 一种单极子超宽带天线 | |
| CN113036457A (zh) | 一种基于微波输能的柔性天线阵列 | |
| CN107749515B (zh) | 一种毫米波双频微带天线 | |
| CN211670316U (zh) | 一种含匹配传输线的平面振子天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200731 |