CN110581356A - 一种新型共面波导双频天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型共面波导双频天线，包括介质基板和金属贴片以及耦合贴片枝节，介质基板的上面设置有金属贴片；金属贴片上开出矩形缝隙一和矩形缝隙二；矩形缝隙一和矩形缝隙二中设置有耦合贴片枝节以及微带馈电线。本发明采用CPW馈电与双贴片耦合方式，CPW依靠地板和信号线共面特性应用在频率很高的微波集成电路中较有优势，双贴片耦合展宽频带且形成双频辐射。可同时满足中国移动以及无线电航空通信领域的应用。本发明的双频天线结构简单，易于加工，可以较好应用在频率很高的微波集成电路中。
Description
技术领域
本发明涉及的是通信领域，具体来说是一种新型共面波导双频天线的设计。
背景技术
微带天线具有剖面低,体积小,容易集成和易实现多频等优点,是天线家族中至关重要的一员,然而微带天线带宽太窄,不能满足一些特定场合的使用。随着无线通信技术的发展，很多通信频段出现了阻塞现象，为了增加信道数量的利用率，就要求无线通信设备能够在不同频段之间进行切换，或者是能够同时工作在多个频带上，那么就要求作为系统中的天线能够工作于双频或者多频段。
目前，实现天线双频或者多频的方式有：1)单一的贴片，可以在贴片表面开槽，改变贴片的各种自然模的场分布，从而实现双频或者多频；2)采用单层、多个贴片结构，每一种形状尺寸的贴片都有着自己的谐振频率，可以使用不同谐振频率的贴片形成双谐振，或者是多点谐振的微带天线；3)多层结构，利用多层天线结构形成多个谐振器，从而产生多个谐振频率。后两种方法，设计起来较为复杂，而第一种方式馈电方式采用微带线馈电，难以在高频微波电路中集成。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种新型共面波导双频天线，解决现有技术中对普通的双频天线制作复杂、尺寸较大、难以在高频电路集成等问题。
本发明的技术方案为：
一种新型共面波导双频天线，包括介质基板和金属贴片以及耦合贴片枝节，介质基板的上面设置有金属贴片；金属贴片上开出矩形缝隙一和矩形缝隙二；矩形缝隙一和矩形缝隙二中设置有耦合贴片枝节以及微带馈电线。
所述介质基板为FR4材料，其介电常数为4.4，损耗为10-5。
所述介质基板的长×宽×高＝50×50×5mm。
所述微带馈电线是特征阻抗为50欧姆的微带线，为共面波导馈电结构。
所述矩形缝隙一的长×宽为30mm×30mm，矩形缝隙二的长×宽为6.3mm×10mm。
所述耦合贴片枝节为三个，矩形缝隙一内部设置耦合贴片枝节一、耦合贴片枝节二；耦合贴片枝节一的长×宽＝1mm×6.9mm，耦合贴片枝节二的长×宽＝10mm×1mm，耦合贴片枝节一、耦合贴片枝节二都关于矩形缝隙一宽度方向的中心线对称。
所述矩形缝隙二内部设置耦合贴片枝节三，耦合贴片枝节三的长×宽＝1mm×16.3mm，耦合贴片枝节三都关于矩形缝隙二长度方向的中心线对称。
所述微带馈电线的长×宽＝5.3mm×4mm，微带馈电线中心线距离介质基板左侧距离为25mm。
所述微带馈电线采用金、银、铜常用金属材料，其厚度为0.01mm。
本发明有益效果：
(1)本发明采用共面波导馈电的方式，依靠地板和信号线共面特性，可以较好应用在频率很高的微波集成电路中。
(2)本发明在频带范围实现了双频辐射，可同时满足中国移动以及无线电航空通信领域的应用。
(3)本发明的双频天线结构简单，易于加工。
本发明采用CPW馈电与双贴片耦合方式，CPW依靠地板和信号线共面特性应用在频率很高的微波集成电路中较有优势，双贴片耦合展宽频带且形成双频辐射。
附图说明
图1为本发明的共面波导双频天线的结构示意图；
图2为实施例中共面波导双频天线仿真的频率响应曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，进行进一步的详细说明。
本发明的共面波导双频天线的结构如图1所示，采用常规制备方法及常规原材料进行制备。
介质基板是FR4介质基板1，介质基板1的上表面设置有金属贴片2；金属贴片2上开出矩形缝隙一3和矩形缝隙二4；矩形缝隙一3和矩形缝隙二4中设置有耦合贴片枝节以及微带馈电线8。
所述介质基板1的长×宽×高＝50×50×5mm，采用的材料为FR4，其介电常数为4.4，损耗为10-5。
金属贴片2上开出矩形缝隙一3和矩形缝隙二4，矩形缝隙一3的长×宽＝30mm×30mm，内部存在耦合贴片枝节一5、耦合贴片枝节二6。耦合贴片枝节一5的长×宽＝1mm×6.9mm，耦合贴片枝节二6的长×宽＝10mm×1mm，耦合贴片枝节一5、耦合贴片枝节二6都关于矩形缝隙一3宽度方向的中心线对称。
矩形缝隙二4的长×宽＝6.3mm×10mm，内部存在耦合贴片枝节三7。耦合贴片枝节三7的长×宽＝1mm×16.3mm，耦合贴片枝节三7都关于矩形缝隙二4长度方向的中心线对称。
上述微带馈电线8是特征阻抗为50欧姆的微带线，为共面波导馈电结构，馈电线的长×宽＝5.3mm×4mm，馈电线中心线距离介质基板左侧距离为25mm。
上述馈电线也称金属线，采用金、银、铜等常用金属材料，其厚度为0.01mm。
图2是本实施例中宽带缝隙天线仿真的频率响应曲线。图中包含一条曲线S11，曲线S11是反射特性曲线。由反射曲线图可知，该天线有两个中心谐振频率，较低频段中心频率为1.8GHz，频带范围(1.76GHZ～2.23GHz)，对应中国移动的相关频段；较高频段中心频率为2.8GHz，频带范围(2.55GHZ～2.92GHz)，对应无线电航空领域的通信频段。
本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。
Claims (9)
1.一种新型共面波导双频天线，其特征在于，包括介质基板和金属贴片以及耦合贴片枝节，介质基板的上面设置有金属贴片；金属贴片上开出矩形缝隙一和矩形缝隙二；矩形缝隙一和矩形缝隙二中设置有耦合贴片枝节以及微带馈电线。
2.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述介质基板为FR4材料，其介电常数为4.4，损耗为10-5。
3.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述介质基板的长×宽×高＝50×50×5mm。
4.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述微带馈电线是特征阻抗为50欧姆的微带线，为共面波导馈电结构。
5.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述矩形缝隙一的长×宽为30mm×30mm，矩形缝隙二的长×宽为6.3mm×10mm。
6.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述耦合贴片枝节为三个，矩形缝隙一内部设置耦合贴片枝节一、耦合贴片枝节二；耦合贴片枝节一的长×宽＝1mm×6.9mm，耦合贴片枝节二的长×宽＝10mm×1mm，耦合贴片枝节一、耦合贴片枝节二都关于矩形缝隙一宽度方向的中心线对称。
7.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述矩形缝隙二内部设置耦合贴片枝节三，耦合贴片枝节三的长×宽＝1mm×16.3mm，耦合贴片枝节三都关于矩形缝隙二长度方向的中心线对称。
8.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述微带馈电线的长×宽＝5.3mm×4mm，微带馈电线中心线距离介质基板左侧距离为25mm。
9.根据权利要求1所述新型共面波导双频天线，其特征在于，所述微带馈电线采用金、银、铜常用金属材料，其厚度为0.01mm。
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