CN108767467A - 一种宽频带高增益介质集成波导天线 - Google Patents

一种宽频带高增益介质集成波导天线 Download PDF

Info

Publication number
CN108767467A
CN108767467A CN201810580993.2A CN201810580993A CN108767467A CN 108767467 A CN108767467 A CN 108767467A CN 201810580993 A CN201810580993 A CN 201810580993A CN 108767467 A CN108767467 A CN 108767467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation patch
dielectric
slab
wide
high gain
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.)
Pending
Application number
CN201810580993.2A
Other languages
English (en)
Inventor
刘菊华
王喆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
National Sun Yat Sen University
Original Assignee
National Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Sun Yat Sen University filed Critical National Sun Yat Sen University
Priority to CN201810580993.2A priority Critical patent/CN108767467A/zh
Publication of CN108767467A publication Critical patent/CN108767467A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • 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

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种宽频带高增益介质集成波导天线，包括辐射贴片、短路过孔、金属地板、馈电探针和介质板，所述辐射贴片和金属地板分别设于介质板的上、下表面，所述短路过孔位于辐射贴片的两侧短边，馈电探针穿过介质板与辐射贴片连接，其中，辐射贴片与介质板同中心设置，且二者呈长、宽不等的矩形。与现有技术相比，本发明实现了高增益法向辐射，具有较宽的工作频带；还具有易集成，低剖面，加工方便等特点。

Description

一种宽频带高增益介质集成波导天线
技术领域
本发明涉及通讯天线领域，特别涉及一种宽频带高增益介质集成波导天线。
背景技术
传统的介质集成波导缝隙天线利用电磁波在介质集成波导与金属波导中传播特性相似这一特性，通过在介质集成波导宽边开缝隙，以达到向自由空间辐射电磁波的目的。由于受缝隙的形状尺寸等因素限制，这类天线往往辐射带宽较窄，天线增益较低。因此，需要在保持原有低剖面、易集成和方便加工等优点的同时，实现宽频带高增益辐射。
常见的宽频带高增益的介质集成波导缝隙天线实现方案有：
1)用空气介质代替固体电介质；
2)引入寄生贴片或辐射缝隙；
3)采用特定形状缝隙。
上述现有技术实现的介质集成波导缝隙天线往往只在带宽或增益一方面取得突破，即使可以做到增大带宽的同时提高增益，往往伴随着复杂的设计与加工工艺，且尺寸较大。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种宽频带高增益介质集成波导天线，旨在克服以上问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种宽频带高增益介质集成波导天线，包括辐射贴片、短路过孔、金属地板、馈电探针和介质板，所述辐射贴片和金属地板分别设于介质板的上、下表面，所述短路过孔位于辐射贴片的两侧短边，馈电探针穿过介质板与辐射贴片连接，其中，辐射贴片与介质板同中心设置，且二者呈长、宽不等的矩形。
优选地，所述辐射贴片的尺寸的尺寸由以下公式(1)～(3)确定：
Le＝L+2ΔL (2)
其中：为相应工作模式的谐振频率，c为光速，εr为相对介电常数，Le为有效电长度，W为辐射贴片的长度，L为辐射贴片的宽度，h为辐射贴片的厚度，参数m、n根据具体工作模式而定。
优选地，所述辐射贴片为长、宽不等的矩形，辐射贴片的长宽比W/L为3.9。
优选地，所述辐射贴片和金属地板为平面结构，紧贴于介质板的上、下表面；所述介质板与金属地板为等大的矩形。所述介质板为固体电介质。
优选地，所述天线包括两排短路过孔，所述两排短路过孔分别位于辐射贴片的两侧短边，且垂直贯穿辐射贴片、介质板与金属地板。所述短路过孔的内表面覆铜。
优选地，所述馈电探针依次穿过介质板的上、下表面与辐射贴片连接。
优选地，所述天线采用印刷电路板技术制作而成。
优选地，所述天线装配在介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，厚度为2mm的电介质层上；辐射贴片的宽度L为16-17mm(优选16.5mm)，辐射贴片的长度W为64.5-65.5mm(优选65.1mm)，短路过孔的半径为0.4mm，每两个相邻短路过孔的间隔为1.5mm，馈电探针距离辐射贴片的中心为5.5-7mm(优选6.1mm)。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明实现了高增益法向辐射，具有较宽的工作频带；此外本发明还具有易集成，低剖面，加工方便等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的结构示意图；
图2为本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的正面结构示意图；
图3是本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的侧面结构示意图；
图4是本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的反射系数图；
图5是本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的增益图；
图6是本发明实施例所述宽频带高增益介质集成波导天线的辐射方向图。
其中：
1.馈电探针；2.辐射贴片；3.介质板；4.金属地板；5.短路过孔；W.辐射贴片的长边(长度)；L.辐射贴片的短边(宽度)；o.天线辐射贴片的中心。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属本发明的保护范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图3所示，本实施例所示的一种宽频带高增益介质集成波导天线，包括辐射贴片2、短路过孔5、金属地板4、馈电探针1和介质板3，所述辐射贴片2和金属地板4分别设于介质板3的上、下表面，两排短路过孔5分别位于上层的辐射贴片2的两侧短边，馈电探针1穿过介质板3与辐射贴片2连接，其中，辐射贴片2与介质板3同中心设置，且二者呈长、宽不等的矩形。
优选地，所述辐射贴片2为长、宽不等的矩形。在本实施例中，如图1、2所示，辐射贴片的短边(宽度)为L，辐射贴片的长边(长度)为W。较佳地，所述辐射贴片的长宽比W/L为3.9。
优选地，所述介质板3与金属地板4为等大(长宽相等)的矩形，且长、宽不同于所述辐射贴片2。
优选地，所述两排短路过孔5分别位于上层的辐射贴片2的两侧短边，且垂直贯穿所述辐射贴片2、介质板3与金属地板4。
优选地，所述两排短路过孔5的内表面覆铜。
优选地，所述馈电探针1依次穿过介质板3的上、下表面与辐射贴片2连接。
优选地，所述馈电探针1的位置根据天线的性能与阻抗匹配要求确定，使得本天线在馈电探针的馈电位置上的输入阻抗与所连接的信号传输线的阻抗相同。
优选地，辐射贴片2的尺寸以及短路过孔5的参数根据天线的性能和阻抗匹配要求确定，使得本天线工作在相应频段。
在本实施例中，辐射贴片2的尺寸可由以下公式(1)～(3)确定：
Le＝L+2ΔL (2)
其中：为相应工作模式的谐振频率，c为光速，εr为相对介电常数，Le为有效电长度，W为辐射贴片的长度，L为辐射贴片的宽度，h为辐射贴片的厚度，参数m、n根据具体工作模式而定。
优选地，所述介质板3为固体电介质。在本实施例中，使用固体电介质层的装配难度低，便于生产。
优选地，本实施例的天线采用印刷电路板(PCB)技术制作而成。在本实施例中，制作天线采用印刷电路板技术，成本低，装配难度低。
优选地，所述辐射贴片2和金属地板4为平面结构，紧贴于介质板3的上、下表面。
本发明的一个较佳实施例的实景操作具体如下：
天线装配在介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，厚度为2mm的电介质层上。天线辐射贴片的短边(宽度)L为16-17mm(优选16.5mm)，天线辐射贴片的长边(长度)W为64.5-65.5mm(优选65.1mm)，短路过孔5的半径为0.4mm，每两个相邻短路过孔的间隔为1.5mm，馈电探针1距离天线辐射贴片的中心o为5.5-7mm(优选6.1mm)。
图4是本发明实施例所述天线的反射系数曲线图；
图5是本发明实施例所述天线的增益图。
图6是本发明实施例所述天线工作在5.4GHz，在phi＝0°的滚动角平面和phi＝90°的滚动角平面上的辐射方向图。
从上述附图可以看出，本发明实施例所述天线与传统的介质集成波导缝隙天线相比，实现了高增益法向辐射，且具有较宽的工作频带。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接地运用在其他相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，包括辐射贴片、短路过孔、金属地板、馈电探针和介质板，所述辐射贴片和金属地板分别设于介质板的上、下表面，所述短路过孔位于辐射贴片的两侧短边，馈电探针穿过介质板与辐射贴片连接，其中，辐射贴片与介质板同中心设置，且二者呈长、宽不等的矩形。
2.如权利要求1所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述辐射贴片的尺寸的尺寸由以下公式(1)～(3)确定：
Le＝L+2ΔL (2)
其中：为相应工作模式的谐振频率，c为光速，εr为相对介电常数，Le为有效电长度，W为辐射贴片的长度，L为辐射贴片的宽度，h为辐射贴片的厚度，参数m、n根据具体工作模式而定。
3.如权利要求1或2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述辐射贴片为长、宽不等的矩形，辐射贴片的长宽比W/L为3.9。
4.如权利要求1或2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述辐射贴片和金属地板为平面结构，紧贴于介质板的上、下表面；所述介质板与金属地板为等大的矩形。
5.如权利要求4所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述介质板为固体电介质。
6.如权利要求1或2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，包括两排短路过孔，所述两排短路过孔分别位于辐射贴片的两侧短边，且垂直贯穿辐射贴片、介质板与金属地板。
7.如权利要求6所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述短路过孔的内表面覆铜。
8.如权利要求1或2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述馈电探针依次穿过介质板的上、下表面与辐射贴片连接。
9.如权利要求1或2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述天线采用印刷电路板技术制作而成。
10.如权利要求2所述的宽频带高增益介质集成波导天线，其特征在于，所述天线装配在介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，厚度为2mm的电介质层上；辐射贴片的宽度L为16-17mm(优选16.5mm)，辐射贴片的长度W为64.5-65.5mm(优选65.1mm)，短路过孔的半径为0.4mm，每两个相邻短路过孔的间隔为1.5mm，馈电探针距离辐射贴片的中心为5.5-7mm(优选6.1mm)。
CN201810580993.2A 2018-06-07 2018-06-07 一种宽频带高增益介质集成波导天线 Pending CN108767467A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810580993.2A CN108767467A (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种宽频带高增益介质集成波导天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810580993.2A CN108767467A (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种宽频带高增益介质集成波导天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108767467A true CN108767467A (zh) 2018-11-06

Family

ID=64000469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810580993.2A Pending CN108767467A (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种宽频带高增益介质集成波导天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108767467A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146575A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 江苏师范大学 一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线
CN112768922A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 中山大学 一种2×4宽带波束固定行波天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466418A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 南京大学 半模磁可调基片集成波导天线
CN106941208A (zh) * 2016-12-22 2017-07-11 华南理工大学 紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法
CN108258415A (zh) * 2018-01-16 2018-07-06 唐晓杰 一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104466418A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 南京大学 半模磁可调基片集成波导天线
CN106941208A (zh) * 2016-12-22 2017-07-11 华南理工大学 紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法
CN108258415A (zh) * 2018-01-16 2018-07-06 唐晓杰 一种微带圆极化天线及其工作频率调节装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUHUA LIU, QUAN XUE: "Broadband Long Rectangular Patch Antenna With High Gain and Vertical Polarization", 《 IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
申万斌: "多频微带天线的研究与设计", 《燕山大学理学硕士学位论文》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146575A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 江苏师范大学 一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线
CN111146575B (zh) * 2020-01-10 2023-07-07 江苏师范大学 一种基于半模衬底集成空腔的频率扫描天线
CN112768922A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 中山大学 一种2×4宽带波束固定行波天线
CN112768922B (zh) * 2020-12-29 2022-06-10 中山大学 一种2×4宽带波束固定行波天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8723751B2 (en) Antenna system with planar dipole antennas and electronic apparatus having the same
CN111029762A (zh) 毫米波端射圆极化天线及无线通信设备
TW529203B (en) Planar antenna device having slit
US8125390B2 (en) Small-size wide band antenna and radio communication device
CN106129593B (zh) 一种二维宽角度扫描的全金属相控阵雷达天线单元
TWI476989B (zh) 多頻天線
CN108879086A (zh) 一种具有谐波抑制的紧凑型宽带微带贴片天线
CN108258398A (zh) 一种宽带天线
CN206370497U (zh) 一种宽带天线
CN108767467A (zh) 一种宽频带高增益介质集成波导天线
CN104953295A (zh) 一种小型化定向缝隙天线
CN1881684A (zh) 一种交叉馈电宽带全向天线
CN109560388A (zh) 基于基片集成波导喇叭的毫米波宽带圆极化天线
CN111541018B (zh) 一种高增益陡峭滤波融合双工集成天线
US6765537B1 (en) Dual uncoupled mode box antenna
US20030020668A1 (en) Broadband polling structure
JPH05299929A (ja) アンテナ
WO2023016184A1 (zh) 天线装置、壳体及电子设备
CN103840255B (zh) 印刷式宽带单极天线模块
JP2009118459A (ja) 部分反射表面アンテナ
CN112563735B (zh) 毫米波双极化端射波束扫描天线及天线阵列
CN107069239A (zh) 柱状双频全向天线
CN110021813A (zh) 一种基片集成渐变宽度表面波天线
TW202109970A (zh) Rfid讀取器之圓極化小型天線
CN110212314A (zh) 一种超宽带大功率正交极化阵列天线及其工作方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181106

RJ01 Rejection of invention patent application after publication