CN201638940U - 使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线 - Google Patents

使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线 Download PDF

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Abstract

使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线涉及一种改善渐变槽线天线频带特性的结构方案，尤其是工作在微波频段的渐变槽线天线。其双面渐变槽线由介质板和印刷于介质板两侧的金属层构成；其后置背板由介质板和位于介质板内侧的金属层构成。后置背板中央开凿有割缝，在金属层上设有横跨割缝中央、且呈90°拐角向下延伸的∏型对称槽线；该槽线将背板上的金属层分为两个部分，∏型槽线内侧的金属成为共面波导的中心导带，而∏型槽线外侧的金属成为共面波导的接地板。双面渐变槽线的一端垂直插入后置背板的缝隙后，其上侧金属与共面波导的接地板保持电接触，其下侧金属则与共面波导的中心导带层保持电接触。

Description

使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线
技术领域
本实用新型涉及一种改善渐变槽线天线频带特性的结构方案，尤其是工作在微波频段的渐变槽线天线。
背景技术
目前，用于微波频段的渐变槽线天线沿槽隙逐渐展宽的方向导行并向前辐射电磁波，具有较宽频带、中等增益等特点。其阻抗匹配频带主要受谐振式馈电结构的限制。要进一步展宽频带，应改用非谐振式的馈电结构。国外曾报导用带状线馈电的对蹠形渐变槽线的方案，尽管能展宽天线的阻抗频带，但是其辐射方向性图和增益的频带仍不够宽。
发明内容
技术问题：本实用新型提出一种使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线，使天线的阻抗频带展宽成多个倍频程(频率上限/频率下限≥4)，同时保持频带内有良好的辐射特性。本技术还有利于批量制造、可降低成本。
技术方案：本实用新型的使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线包括两块相互垂直连接的双面渐变槽线板和背板；其中，双面渐变槽线板上设置的渐变槽线和焊接定位片对称印刷于介质板的正反两面，背板上开凿有割缝，背板与双面渐变槽线板相连接的一侧设有单侧金属层，在单侧金属层上蚀刻有两条相互平行的共面波导馈线结构，将单侧金属层分为内侧金属、外侧金属两个部分，外侧金属用作共面波导的接地板，内侧金属为共面波导的中心导带；双面渐变槽线板从背板的有单侧金属层的一侧从槽垂直插入，焊接定位片与背板金属焊接固定，双面渐变槽线板上半部分的渐变槽线与外侧金属焊接固定，双面渐变槽线板下半部分的渐变槽线与共面波导的中心导带焊接固定，保证电接触。共面波导蚀刻于背板，共面波导由竖直段和水平连接段连接而成。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有的技术相比具有如下优点：(1)天线的阻抗频带比使用谐振式馈电方式的渐变槽线有明显改善，可展宽成四倍频程。(2)天线在该频带内保持较好的辐射性能，方向性图没有畸变，增益较高。(3)天线属于全印刷结构，便于生产和装配。
附图说明
图1是本实用新型的总体结构示意图，
图2是本实用新型中天线回波损失频响的测试曲线，
图3是本实用新型中天线增益频响的测试曲线，
图4是本实用新型中天线在10GHz的典型测试xoy面方向性图，
图5是本实用新型中天线在10GHz的典型测试xoz面方向性图。
具体实施方式
本实用新型由双面印刷的渐变槽线和后置背板构成。其双面渐变槽线由介质板和印刷于介质板两侧的金属层构成；其后置背板由介质板和位于介质板内侧的金属层构成。后置背板中央开凿有割缝，在金属层上设有横跨割缝中央、且呈90°拐角向下延伸的∏型对称槽线；该槽线将背板上的金属层分为两个部分，∏型槽线内侧的金属成为共面波导的中心导带，而∏型槽线外侧的金属成为共面波导的接地板。双面渐变槽线的一端垂直插入后置背板的缝隙后，其上侧金属与共面波导的接地板保持电接触，其下侧金属则与共面波导的中心导带层保持电接触。
具体结构为：该天线包括两块相互垂直连接的双面渐变槽线板1和背板2；其中，双面渐变槽线板1上设置的渐变槽线11和焊接定位片13对称印刷于介质板12的正反两面，背板2上开凿有割缝23，背板2与双面渐变槽线板1相连接的一侧设有单侧金属层22，在单侧金属层22上蚀刻有两条相互平行的共面波导馈线结构24，将单侧金属层22分为内侧金属221、外侧金属222两个部分，外侧金属222用作共面波导的接地板，内侧金属221为共面波导的中心导带；双面渐变槽线板1从背板2的有单侧金属层22的一侧从槽23垂直插入，焊接定位片13与背板金属222焊接固定，双面渐变槽线板1上半部分的渐变槽线11与外侧金属222焊接固定，渐变槽线1下半部分的渐变槽线11与共面波导的中心导带221焊接固定，保证电接触。
现对本实用新型的具体实施方式结合如下实施例及其附图作进一步详细描述。
双面渐变槽线板1选用厚0.5mm的介质(εr＝2.2)介质板12，该基片的长度93mm，宽度60mm，两面对称印刷有相同的渐变槽线11金属层和焊接定位片13。渐变槽线11的左侧曲线形状为四分之一椭圆弧，椭圆的长轴和短轴长度分别为54mm和40mm；渐变槽线11的内侧曲线形状为指数型曲线逐渐展宽至介质板12边缘，由方程y(x)＝±[0.156exp(0.06x)-0.106]描述。焊接定位片13是长10mm、宽2mm的矩形金属贴片。后置背板2选用厚1.6mm的介质(εr＝4.4)基片，该背板的面积为100mm×40mm，沿中心线开凿有割缝23，其中上割缝长5mm、宽1mm，用于插入焊接定位片；下割缝长10mm、宽1mm，用于插入双面渐变槽线板1。在单侧金属层22上蚀刻共面波导馈线结构24，共面波导馈线结构24的竖直段241长50.175mm、宽0.35mm；水平连接段242长3.7mm、宽0.35mm。共面波导的内侧金属221即中央导带长19.825mm、宽3mm。双面渐变槽线板1的上侧金属与背板的外侧金属222焊接保持电接触，双面渐变槽线板1的下侧金属与背板的内侧金属焊接保持电接触，焊接定位片13与外侧金属222焊接用于固定。
利用CST公司的CST MICROWAVE STUDIO 2008对天线结构进行全波仿真分析，优选出符合天线要求的几何尺寸，并加工成样品、进行测试。测试结果表明该天线在3～20GHz的频段内S11小于-10dB，仅在10.45GHz左右略有0.5dB的抬升。在4～16GHz的频段上，增益为10±3.5dB，天线可以实现有效的定向辐射。

Claims (2)

1.一种使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线，其特征是：该天线包括两块相互垂直连接的双面渐变槽线板(1)和背板(2)；其中，双面渐变槽线板(1)上设置的渐变槽线(11)和焊接定位片(13)对称印刷于介质板(12)的正反两面，背板(2)上开凿有割缝(23)，背板(2)与双面渐变槽线板(1)相连接的一侧设有单侧金属层(22)，在单侧金属层(22)上蚀刻有两条相互平行的共面波导馈线结构(24)，将单侧金属层(22)分为内侧金属(221)、外侧金属(222)两个部分，外侧金属(222)用作共面波导的接地板，内侧金属(221)为共面波导的中心导带；双面渐变槽线板(1)从背板(2)的有单侧金属层(22)的一侧从槽(23)垂直插入，焊接定位片(13)与背板金属(222)焊接固定，双面渐变槽线板(1)上半部分的渐变槽线(11)与外侧金属(222)焊接固定，双面渐变槽线板(1)下半部分的渐变槽线(11)与共面波导的中心导带(221)焊接固定，保证电接触。
2.根据权利要求1所述的使用行波馈电结构的四倍频程印刷天线，其特征是共面波导(24)蚀刻于背板(2)，共面波导(24)由竖直段(241)和水平连接段(242)连接而成。
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