CN202333132U - 多级阶梯式超宽带共面单极子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线。它包括微带基板、阶梯型凹槽辐射贴片、阻抗匹配输入微带线、矩形金属接地板；带基板上表面设有阶梯型凹槽辐射贴片、阻抗匹配输入微带线，阶梯型凹槽辐射贴片下端与阻抗匹配输入微带线相连，带基板上表面设有与阻抗匹配输入微带线相对应的矩形金属接地板。本实用新型工作频带内具有稳定的辐射特性、损耗低、成本低，结构简单、易于制作。

Description

多级阶梯式超宽带共面单极子天线

技术领域

本实用新型涉及天线，尤其涉及一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线。

背景技术

近年来随着超宽带无线通信系统的不断发展，新型超宽带单极子天线越来越受到学术界和工业界的关注。超宽带单极子天线的早期研究主要集中在平面单极子天线，这种单极子天线与传统的宽带单极子天线非常相似，可以认为是将传统的圆柱、圆锥等形式的单极子部分平面化。

由于超宽带通信系统的频段覆盖的频段较宽，在这个宽频段内有其它固定频段的设备，如WiMax (3.3 GHz-3.6GHz)和WLAN(5.15-5.825GHz)等窄带通信系统，为了降低不同系统之间的相互干扰，实现系统兼容与频谱复用又不用增加滤波器等复杂设备，使超宽带天线本身具有带阻特性，即在其他窄带频段内呈现较大的驻波系数，于是又出现了具有带阻特性的超宽带天线。2003年，Schantz提出的陷波天线通过在随圆偶极子天线的辐射单元上刻蚀尖劈状或圆环形的狭缝，调整狭缝的长度等于需要抑制的中心频率对应波长的四分之一或一半，即可在相应的中心频率上引入带阻特性。如何在超宽带天线中实现频带带阻特性而不影响通带内的性能，成为超宽带天线设计的研究课题。带阻特性的超宽带天线也是本文的研究重点之一。

市场上已有的一些超宽带微带天线，但是定向性能差，损耗大，因此迫切需要研究出一种低损耗、成本低，结构简单、易于制作的微带天线。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术在无线局域网中频带窄、损耗大的不足，提供一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

多级阶梯式超宽带共面单极子天线包括微带基板、阶梯型凹槽辐射贴片、阻抗匹配输入微带线、矩形金属接地板；带基板上表面设有阶梯型凹槽辐射贴片、阻抗匹配输入微带线，阶梯型凹槽辐射贴片下端与阻抗匹配输入微带线相连，带基板上表面设有与阻抗匹配输入微带线相对应的矩形金属接地板。

所述的微带基板为teflon材料。所述的微带基板的长为40mm～42mm，宽为38mm～40mm。所述的阶梯型凹槽辐射贴片的凹槽深度为10mm～12mm。所述的阻抗匹配输入微带线与阶梯型凹槽辐射贴片采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。所述的阻抗匹配输入微带线的宽度为3.9mm～4mm。所述的矩形金属接地板的宽度为16mm～16.5mm。

本实用新型工作频带内具有稳定的辐射特性、损耗低、成本低，结构简单、易于制作。

附图说明：

图1是多级阶梯式超宽带共面单极子天线的结构主视图；

图2是多级阶梯式超宽带共面单极子天线的结构后视图；

图3是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在2~11GHz时的插入损耗曲线图；

图3是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在2~11GHz时的插入损耗曲线图；

图4是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在3.2GHz时E面的辐射方向图；

图5是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在3.2GHz时H面的辐射方向图；

图6是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在5.6GHz时E面的辐射方向图；

图7是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在5.6GHz时H面的辐射方向图；

图8是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在10GHz时E面的辐射方向图；

图9是多级阶梯式超宽带共面单极子天线在10GHz时H面的辐射方向图。

具体实施方式

如图1、2所示，多级阶梯式超宽带共面单极子天线包括微带基板1、阶梯型凹槽辐射贴片2、阻抗匹配输入微带线3、矩形金属接地板4；带基板1上表面设有阶梯型凹槽辐射贴片2、阻抗匹配输入微带线3，阶梯型凹槽辐射贴片2下端与阻抗匹配输入微带线3相连，带基板1上表面设有与阻抗匹配输入微带线3相对应的矩形金属接地板4。

所述的微带基板1为teflon材料。所述的微带基板1的长为40mm～42mm，宽为38mm～40mm。所述的阶梯型凹槽辐射贴片2的凹槽深度为10mm～12mm。所述的阻抗匹配输入微带线3与阶梯型凹槽辐射贴片2采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。所述的阻抗匹配输入微带线3的宽度为3.9mm～4mm。所述的矩形金属接地板4的宽度为16mm～16.5mm。根据设计需要，调整阶梯阶数和尺寸可以改变微带天线的带宽以及辐射特性，从而得到性能最优的微带天线。

实施例1

多级阶梯式超宽带共面单极子天线：

选择介电常数为2.65的teflon材料制作微带基板，厚度为1.5 mm。微带基板的长度为42mm，宽度为38mm。考虑到下层地板对匹配的影响，采用三级阶梯设计，凹槽深度为11mm，阶梯高度为0.9mm，阻抗匹配输入微带线连接阶梯型凹槽辐射贴片形成阻抗匹配，采用微带线馈电，特性阻抗为50Ω。阻抗匹配输入微带线的宽度为3.97mm。矩形金属接地板的宽度为16.1mm。采用R3767CH网络分析仪对多级阶梯式超宽带共面单极子天线的插入损耗曲线和增益等辐射特性进行了测量所得的多级阶梯式超宽带共面单极子天线在2~11GHz时的插入损耗曲线如图3。由图3可见，在2.483~11GHz范围内插入损耗小于-10dB，完全可以覆盖超宽带标准段3.1~10.6GHz的整个频率范围。图4-图9所示为多级阶梯式超宽带共面单极子天线分别在3.2GHz、5.6GHz、10GHz时的E面辐射方向图和H面辐射方向图，从图中可以看出，多级阶梯式超宽带共面单极子天线由于阶梯的增强作用使得在频率3.2GHz，5.5GHz，10GHz时，E面的辐射特性有所增强。对H面的高频影响比较大，使得天线的全向性变得更好。

Claims (7)

1.一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于包括微带基板（1）、阶梯型凹槽辐射贴片（2）、阻抗匹配输入微带线（3）、矩形金属接地板（4）；带基板（1）上表面设有阶梯型凹槽辐射贴片（2）、阻抗匹配输入微带线（3），阶梯型凹槽辐射贴片（2）下端与阻抗匹配输入微带线（3）相连，带基板（1）上表面设有与阻抗匹配输入微带线（3）相对应的矩形金属接地板（4）。

2.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的微带基板（1）为teflon材料。

3.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的微带基板（1）的长为40mm～42mm，宽为38mm～40mm。

4.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的阶梯型凹槽辐射贴片（2）的凹槽深度为10mm～12mm。

5.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的阻抗匹配输入微带线（3）与阶梯型凹槽辐射贴片（2）采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。

6.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的阻抗匹配输入微带线（3）的宽度为3.9mm～4mm。

7.如权利要求1所述的一种多级阶梯式超宽带共面单极子天线，其特征在于所述的矩形金属接地板（4）的宽度为16mm～16.5mm。

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