CN110265775B - 一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线。由微带转平衡双线馈线、三角形辐射臂和介质基板一起构成蝶形天线；上层传输线位于介质基板的上表面，并连接至上层三角形辐射臂；下层传输线位于介质基板的下表面，并连接至下层三角形辐射臂；上层开口圆环缝隙加载于上层三角形辐射臂上，下层开口圆环缝隙加载于下层三角形辐射臂上；上层三角形辐射臂和下层三角形辐射臂相交形成夹角顶点，寄生分形多三角形加载于夹角顶点前端区域。本发明有效地减少各频段之间的互相影响，确保了各个频段的性能指标，还解决了单纯缝隙加载带宽过窄的问题。

Description

一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线
技术领域
本发明涉及一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线。
背景技术
多频天线为近年来天线领域的研究热点之一，采用多频天线可以有效地减少天线数目，降低不同频段天线系统之间的干扰，从而达到改善性能、节省空间和成本的目的。随着各种多频天线理论和技术的发展，目前已经发展出了一系列多频天线的实现方法和措施，如谐振枝节加载技术、开槽加载技术和分形技术等。
常见的多频天线有振子、贴片和蝶形等，其中蝶形天线在工程上有着较为广泛应用，通过在蝶形天线的辐射臂上加载一个或多个矩形或环形缝隙，可以新增一个或多个频段，从而实现多频段覆盖。多频蝶形天线上加载的缝隙主要有如下几种结构形式：矩形条缝、圆环缝隙和三角形条缝。但常用的缝隙加载方式在实现多频段时，往往存在各频段之间的相互影响严重，从而导致某些频段的性能有较严重的恶化。此外，由于缝隙的谐振特性，通过缝隙加载获得的新频段带宽都相对较窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天。本发明将槽加载和分形技术相结合，该新型组合加载方式解决了常规的单纯缝隙加载在实现多频段时，各频段之间的相互影响严重从而导致性能恶化、以及缝隙加载的带宽过窄问题。本发明提出的新型组合加载方式还充分合理地利用了天线各部分的空间，从而可以有效地减少各频段之间的互相影响，确保了各个频段的性能指标。此外，新型组合加载方式还解决了单纯缝隙加载带宽过窄的问题
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线，包括微带转平衡双线馈线、三角形辐射臂、开口圆环缝隙、寄生分形多三角形和介质基板；
微带转平衡双线馈线、三角形辐射臂和介质基板一起构成蝶形天线；
微带转平衡双线馈线包括上层传输线和下层传输线，上层传输线位于介质基板的上表面，并连接至上层三角形辐射臂；下层传输线位于介质基板的下表面，并连接至下层三角形辐射臂；
开口圆环缝隙包括上层开口圆环缝隙和下层开口圆环缝隙，上层开口圆环缝隙加载于上层三角形辐射臂上，下层开口圆环缝隙加载于下层三角形辐射臂上；
上层三角形辐射臂和下层三角形辐射臂相交形成夹角顶点，寄生分形多三角形加载于夹角顶点前端区域；寄生分形多三角形包括上层小三角形、上层大三角形、下层小三角形和下层大三角形；上层小三角形和上层大三角形印制于介质基板的上表面，下层小三角形和下层大三角形印制于介质基板的下表面。
较佳地，由微带转平衡双线馈线进行馈电，同时工作于f1、f2和f3三个频段，其中f1为由蝶形天线三角形辐射臂控制的低频段，f2为由开口圆环缝隙控制的中频段，f3为由寄生分形多三角形控制的高频段。
较佳地，三个频段的中心谐振频点f1、f2和f3分别为10GHz、14GHz和30GHz。
较佳地，两三角形辐射臂对称地印制在介质基板的上表面和下表面，并通过微带转平衡双线馈线进行馈电后向空间辐射。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明开口圆环缝隙和寄生分形多三角形的组合加载方式充分合理地利用了天线各部分的空间，从而可以有效地减少各频段之间的互相影响，确保了各个频段的性能指标。此外，该新型组合加载方式还解决了单纯缝隙加载带宽过窄的问题。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明蝶形天线示意图；
图3为本发明开口圆环缝隙和寄生分形多三角形示意图；
图4为本发明天线S11参数示意图；
图5为本发明天线不同频段方向图。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明基于新型组合加载方式的多频段碟形天线的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
如图1-3所示，本发明所述基于新型组合加载方式的多频段碟形天线，包括5部分：微带转平衡双线馈线1、三角形辐射臂2、开口圆环缝隙3、寄生分形多三角形4和介质基板5。微带转平衡双线馈线1、三角形辐射臂2和介质基板5一起构成蝶形天线。微带转平衡双线馈线1由上层传输线11和下层传输线12构成，上层传输线11位于介质基板5的上表面51，并连接到上层三角形辐射臂21上；下层传输线12位于介质基板5的下表面52，并连接到下层三角形辐射臂22上。开口圆环缝隙3由上层开口圆环缝隙31和下层开口圆环缝隙32构成，其中上层开口圆环缝隙31加载于上层三角形辐射臂21上，下层开口圆环缝隙32加载于下层三角形辐射臂22上。在介质基板5的投影面上，上层三角形辐射臂21和下层三角形辐射臂22相交形成夹角顶点6，寄生分形多三角形4加载于夹角顶点6前端区域。寄生分形多三角形4由上层小三角形41、上层大三角形42、下层小三角形44和下层大三角形43构成；上层小三角形41和上层大三角形42印制于介质基板5的上表面51，下层小三角形44和下层大三角形43印制于介质基板5的下表面52。
天线由微带转平衡双线馈线进行馈电，可同时工作于f1、f2和f3三个频段，其中f1为由蝶形天线三角形辐射臂控制的低频段，f2为由开口圆环缝隙控制的中频段，f3为由寄生分形多三角形控制的高频段。碟形天线两三角形辐射臂对称地印制在介质基板的上表面和下表面，并通过微带转平衡双线馈线进行馈电后向空间辐射。开口圆环缝隙由上层开口圆环缝隙和下层开口圆环缝隙构成，分别加载于上层和下层三角形辐射臂上。上层三角形辐射臂和下层三角形辐射臂相交形成夹角顶点，由大小两对三角形构成的寄生分形多三角形加载于夹角顶点前端区域。
结合附图4和图5，通过设计合理的结构尺寸，本发明基于新型组合加载方式的多频段碟形天线可同时工作于3个频段，3个频段的中心谐振频点f1、f2和f3分别为10GHz、14GHz和30GHz，3个频段S11小于-10dB的相对带宽分别为15.5％、3.7％和11.5％，其增益分别达3.2dB、3.6dB和6.2dB。由此可知，天线在3个频段都具有良好的性能，且由三角形辐射臂2和寄生分形多三角形4控制的辐射频段f1和f3具有相对较宽的带宽。

Claims (2)

1.一种基于新型组合加载方式的多频段碟形天线，其特征在于，包括微带转平衡双线馈线(1)、三角形辐射臂(2)、开口圆环缝隙(3)、寄生分形多三角形(4)和介质基板(5)；
微带转平衡双线馈线(1)、三角形辐射臂(2)和介质基板(5)一起构成蝶形天线；
微带转平衡双线馈线(1)包括上层传输线(11)和下层传输线(12)，上层传输线(11)位于介质基板(5)的上表面(51)，并连接至上层三角形辐射臂(21)；下层传输线(12)位于介质基板(5)的下表面(52)，并连接至下层三角形辐射臂(22)；
开口圆环缝隙(3)包括上层开口圆环缝隙(31)和下层开口圆环缝隙(32)，上层开口圆环缝隙(31)加载于上层三角形辐射臂(21)上，下层开口圆环缝隙(32)加载于下层三角形辐射臂(22)上；
上层三角形辐射臂(21)和下层三角形辐射臂(22)相交形成夹角顶点(6)，寄生分形多三角形(4)加载于夹角顶点(6)前端区域；寄生分形多三角形(4)包括上层小三角形(41)、上层大三角形(42)、下层小三角形(44)和下层大三角形(43)；上层小三角形(41)和上层大三角形(42)印制于介质基板(5)的上表面(51)，下层小三角形(44)和下层大三角形(43)印制于介质基板(5)的下表面(52)；
由微带转平衡双线馈线(1)进行馈电，同时工作于f1、f2和f3三个频段，其中f1为由蝶形天线三角形辐射臂(2)控制的低频段，f2为由开口圆环缝隙(3)控制的中频段，f3为由寄生分形多三角形(4)控制的高频段；
两三角形辐射臂对称地印制在介质基板的上表面和下表面，并通过微带转平衡双线馈线进行馈电后向空间辐射。
2.如权利要求1所述的多频段碟形天线，其特征在于，三个频段的中心谐振频点f1、f2和f3分别为10GHz、14GHz和30GHz。
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