CN205723936U - 一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线 - Google Patents

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吴多龙
吴艳杰
李健风
田欣欣
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Abstract

本实用新型公开了一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面型准Yagi天线，包括没有地板层的PCB基板1以及蚀刻在PCB的一面铜箔上的馈线和天线结构，所述馈线和天线结构包括安装焊接在所述PCB基板下方的端射型SMA 2，CPW结构3和CPW结构地板4，以及渐变传输线5和激励器6、第一引向器7和第二引向器8。本实用新型为宽带平面型准Yagi天线的实现提供了可调节的手段和设计灵活性，事实也证明了使用渐变传输线的效果是很好的，具有宽带、一定增益、小型化和易于平面集成等特性。

Description

一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线
技术领域
本实用新型属于天线和微波技术领域，特别涉及一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面型准Yagi天线，能够应用于X波段的医学雷达、人工电磁媒质研制和传感测量等领域。
背景技术
在X波段医学雷达、人工电磁媒质研制和传感测量等应用中，需要一种宽带的、一定增益和易于集成的平面型天线。
喇叭天线、对数周期天线等，具有宽频带、高增益等良好特性，但是由于天线是三维结构或者尺寸比较长等原因，不适合平面集成。
平面单极子天线，具有宽带、小型化和易于平面集成等特性，但是天线增益一般比较低。
UWB天线，具有超宽带、小型化和易于平面集成等特性，但是天线增益比平面单极子天线还要低。
Yagi天线是一类重要的天线类型，有着广泛的应用，在平面电路设计中涉及到高效地馈电方式及其实现结构、激励器、引向器和发射器等。
平面型Yagi天线称之为准Yagi天线。准Yagi天线的馈电方式有二种：微带型和CPW(共面波导)型。微带型准Yagi天线，涉及到功分器和180°移相器设计，馈线结构尺寸也比较大，其横向尺寸甚至要大于Yagi天线激励器的长度。
CPW型准Yagi天线，因为TEM模需要从CPW模式转换为耦合传输线模式，同时CPW地板结构突变也为TEM模式转化增加了不连续性，最终要转化为Yagi天线的辐射球面波。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面型准Yagi天线。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面型准Yagi天线，包括没有地板层的PCB基板1以及蚀刻在PCB的一面铜箔上的馈线和天线结构，所述馈线和天线结构包括安装焊接在所述PCB基板下方的端射型SMA 2，CPW结构3和CPW结构地板4，以及渐变传输线5和激励器6、第一引向器7和第二引向器8。
所述CPW结构3尺寸与端射型SMA的规格相匹配，所述CPW结构地板4中间夹着所述CPW结构3的中间导带。
所述渐变传输线5，一端连接CPW结构地板4，另外一端连接激励器6的二个辐射振子单元，所述渐变传输线中间的缝隙是采用梯形连接方式，向激励器方向以一角度张开，导带外形结构不变，二端缝隙宽度之比为2.5:1。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
一旦PCB和SMA型号确定之后，平面型准Yagi天线结构的调谐空间是很小的。在激励器馈电端的缝隙尺寸制约下，端射型SMA结构基本决定了CPW结构，而CPW结构的末端在结构上的不连续性突变是无法避免的，传输线的TEM模转化为天线辐射球面波，将受到以上结构尺寸的实际限制。因此，本实用新型为宽带平面型准Yagi天线的实现提供了可调节的手段和设计灵活性，事实也证明了使用渐变传输线的效果是很好的，具有宽带、一定增益、小型化和易于平面集成等特性。
附图说明
图1为本实用新型所述的CPW和渐变传输线馈电的宽带平面型准Yagi天线结构图；
图2为图1所述天线的CPW馈电的SMA安装位置示意图；
图3为图1所述天线的天线和馈线结构图；
图4为图1所述天线的S11参数示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
在如图1所示的平面型准Yagi天线结构中，CPW馈电的SMA安装位置和PCB尺寸如图2所示，其中：
微波材料PCB基板1选用的产品型号是泰州市旺灵绝缘材料厂的陶瓷粉填充聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板F4BT-1/2，厚度为1mm，介电常数为6.0，正切损耗为0.001，铜箔板铜箔厚度为35μm。PCB基板1的长度和宽度为28mm X 28.2mm。PCB基板1没有地板层，馈线和天线均蚀刻在PCB的一面铜箔上。
端射型SMA选用的是Johnson End Launch Connector，产品型号是No.142-0791-811，该型号适用于1mm厚的PCB，安装焊接在在2所示的位置。
图3是平面型准Yagi天线和馈线结构，包括：
3是CPW结构，其尺寸与端射型SMA的规格相匹配，CPW的中间导带宽度为2mm，缝隙是0.5mm。
4是CPW结构的地板，高度5.69mm，二边地板的宽度分别为10.6mm和12.6mm。
5是渐变传输线，一端连接CPW结构4，另外一端连接激励器6的二个辐射振子单元，长度为11.69mm。渐变传输线，中间的缝隙是采用梯形连接方式，向激励器方向小角度(大约为3.6°)张开，导带外形结构不变，二端缝隙宽度之比为2.5:1。
6是激励器，7是8是二个引向器，尺寸和位置如图3所示。如图4所示，在最好的工作频段，该天线增益能够达到6.5dB左右。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线，其特征在于包括没有地板层的PCB基板(1)以及蚀刻在PCB的一面铜箔上的馈线和天线结构，所述馈线和天线结构包括安装焊接在所述PCB基板下方的端射型SMA(2)，CPW结构(3)和CPW结构地板(4)，以及渐变传输线(5)和激励器(6)、第一引向器(7)和第二引向器(8)。
2.根据权利要求1所述的CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线，其特征在于所述CPW结构(3)尺寸与端射型SMA的规格相匹配，所述CPW结构地板(4)中间夹着所述CPW结构(3)的中间导带。
3.根据权利要求1所述的CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线，其特征在于所述渐变传输线(5)，一端连接CPW结构地板(4)，另外一端连接激励器(6)的二个辐射振子单元，所述渐变传输线中间的缝隙是采用梯形连接方式，向激励器方向以一角度张开，导带外形结构不变，二端缝隙宽度之比为2.5:1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105703069A (zh) * 2016-03-30 2016-06-22 广东工业大学 一种CPW和渐变传输线馈电的宽带平面准Yagi天线

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