CN206271869U - 一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，包括介质基板、辐射贴片和接地板，辐射贴片和接地板沿介质基板中心线对称布置，辐射贴片位于介质基板上表面，接地板在介质基板背面的下侧，辐射贴片包括不规则环形贴片、非同心圆环贴片、不规则椭圆环形贴片和矩形条带贴片，接地板由矩形贴片和不规则圆贴片组成，不规则圆贴片中部有一个等边倒三角形空白块，不规则环形贴片顶端设置有两个椭圆形贴片，不规则环形贴片的中心设置有正五边形缺口；不规则椭圆环形贴片的中心位置设置有圆形缺口一；本实用新型质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段性及稳定性。
Description
技术领域
本申请属于天线技术领域，具体的说是一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线。
背景技术
目前在无线通信技术领域，实现多频的方法有两种:一种是利用超宽带天线将所有频段全部覆盖，但是该方法仅仅适用于多个频段相距比较近的情况，有很大的局限性；另一种方法是让系统中的天线分别独立覆盖这些频段，此方法比较常见，但是存在很多技术难点，如天线单元之间的互相干扰问题，且占用空间较大。所以我们希望能够在单天线上实现双频或多频，从而避免天线之间相互干扰的问题。
缺陷接地结构(DefectedGroundStructure，DGS)，是微波领域新近发展的热门技术之一，它是由光子带隙结构发展而来。该结构通过在微带线等传输线接地平面上蚀刻周期性或非周期性图形，来改变接地电流的分布，从而改变传输线的频率特性，可实现激发谐振频率，抑制谐波，增加带宽等作用。缺陷接地结构在微波电路和天线设计中有着十分广泛的应用。
微带天线具有质量轻、体积小、易于制作等优点。但是普通的微带天线一般尺寸较大，频率单一、频带较窄、损耗较高。为此微带天线在降低回波损耗、增加天线带宽和減小尺寸等方面有待改进。
实用新型内容
有鉴于此，本申请目的之一在于提供一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，本实用新型提供的双频微带天线质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段特性及稳定性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，包括介质基板、辐射贴片和接地板，辐射贴片和接地板沿介质基板中心线对称布置，辐射贴片位于介质基板上表面，接地板在介质基板背面的下侧，所述辐射贴片包括不规则环形贴片、非同心圆环贴片、不规则椭圆环形贴片和矩形条带贴片，所述接地板由矩形贴片和不规则圆贴片组成，不规则圆贴片中部有一个等边倒三角形空白块，所述不规则环形贴片顶端设置有两个椭圆形贴片，不规则环形贴片的中心设置有正五边形缺口；所述不规则椭圆环形贴片的中心位置设置有圆形缺口一；所述非同心圆环贴片内部设置有圆形缺口二；椭圆形贴片以矩形条带贴片为中心线对称分布在设置在不规则环形贴片上端；所述不规则环形贴片设置在介质基板正面上方，非同心圆环贴片设置在介质基板中心位置，非同心圆环贴片的下端与不规则椭圆环形贴片以及矩形条带贴片重叠连接，所述矩形条带贴片顶端贯穿不规则椭圆环形贴片连接至非同心圆环贴片，矩形条带贴片的底边贯穿不规则环形贴片，并延伸至介质基板的下底边缘。
作为本实用新型进一步的方案：所述介质基板为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，馈电方式为微带线馈电，特性阻抗为50Ω。
作为本实用新型进一步的方案：所述介质基板的长L为34mm，宽W为23mm，厚为1.6mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述不规则环形贴片的外环圆半径R3＝11mm，不规则环形贴片内正五边形缺口的外接圆半径R2＝9mm，不规则环形贴片的外环圆圆心与正五边形缺口的外接圆圆心位置相同；所述椭圆形贴片的长短半轴b2＝3.8mm，a2＝1.5mm；两个椭圆形贴片中心间的距离W1＝10mm，两个椭圆形贴片中心的连接线的中点到非同心圆环贴片中间的圆形缺口二的圆心的距离L4＝7.3mm；所述非同心圆环贴片的外圆半径R5＝5.2mm，非同心圆环贴片内的圆形缺口的半径R4＝3mm，非同心圆环贴片的外圆的圆心与非同心圆环贴片圆形缺口二的圆心间的距离L3＝1.5mm；所述不规则椭圆环形贴片的长半轴b1＝4.5mm，短半轴a1＝1.5mm；不规则椭圆环形贴片内圆形缺口一的半径R1＝1.3mm；不规则椭圆环形贴片的外接圆与不规则椭圆环形贴片的圆形缺口一的圆具有相同的圆心；不规则椭圆环形贴片内圆形缺口一的圆心与非同心圆环贴片外圆圆心间的距离L2＝5mm；不规则椭圆环形贴片内圆形缺口一的圆心到非同心圆环贴片外圆圆心的距离L1＝6.5mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述接地板的矩形贴片宽度W＝23mm，高度L7＝6mm，接地板的等边倒三角形空白块的底边长a4＝4.3mm，高度b4＝3.8mm；等边倒三角形空白块的顶点到不规则圆形贴片圆心的距离L6＝3.3mm；不规则圆形贴片的圆心到介质基板下底边的距离L5＝3mm，圆形贴片的半径R6＝10mm；不规则圆形贴片与矩形贴片两交点间的距离W4＝19.1mm；矩形贴片的高度L7＝6mm；不规则圆形贴片的上侧矩形贴片上侧的距离L8＝6mm；不规则圆形贴片的上侧的长度W3＝8.7mm；不规则圆形贴片与矩形贴片的左交点到矩形贴片左边线的距离W2＝2.0mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型质量轻、体积小，能有效降低回波损耗，发射较高的频段带宽，同时具有多频段性及稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线的正面结构示意图。
图2为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线的背面结构示意图。
图3为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线的回波损耗特征曲线图。
图4为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在2.45GHz时在E平面的辐射方向图。
图5为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在2.45GHz时在H平面的辐射方向图。
图6为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在3.5GHz时在E平面的辐射方向图。
图7为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在3.5GHz时在H平面的辐射方向图。
图8为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在5.5GHz时在E平面的辐射方向图。
图9为基于缺陷地结构的兔状三频微带天线在5.5GHz时在H平面的辐射方向图。
图中：1-介质基板，2-接地板，3-不规则环形贴片，4-非同心圆环贴片，5-不规则椭圆环形贴片，6-矩形条带贴片，7-椭圆形贴片。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，包括介质基板1、辐射贴片和接地板2，辐射贴片和接地板2沿介质基板1中心线对称布置，辐射贴片位于介质基板1上表面，接地板2在介质基板1背面的下侧，所述辐射贴片包括不规则环形贴片3、非同心圆环贴片4、不规则椭圆环形贴片5和矩形条带贴片6，所述接地板2由矩形贴片和不规则圆贴片组成，不规则圆贴片中部有一个等边倒三角形空白块，所述不规则环形贴片3顶端设置有两个椭圆形贴片7，不规则环形贴片3的中心设置有正五边形缺口；所述不规则椭圆环形贴片5的中心位置设置有圆形缺口一，圆形缺口一与矩形条带贴片相重叠；所述非同心圆环贴片4内部设置有圆形缺口二；椭圆形贴片7以矩形条带贴片6为中心线对称分布在设置在不规则环形贴片3上端；
所述不规则环形贴片3设置在介质基板1正面上方，非同心圆环贴片4设置在介质基板1中心位置，非同心圆环贴片4的下端与不规则椭圆环形贴片5以及矩形条带贴片6重叠连接，所述矩形条带贴片6顶端贯穿不规则椭圆环形贴片5连接至非同心圆环贴片4，矩形条带贴片6的底边贯穿不规则环形贴片3，并延伸至介质基板1的下底边缘。
所述介质基板1为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，馈电方式为微带线馈电，特性阻抗为50Ω。
缺陷地结构可以激发和改善谐振频率，增加阻抗带宽。本实用新型的缺陷地结构是通过在接地板的合适位置蚀刻由横矩形和等边倒三角形组成的缺陷块得到的，因此天线共出现了三个频段且带宽较宽，匹配较好。本实用新型在没有增加整体体积的情况下得到了覆盖蓝牙、RFID、WLAN和WiMAX工作频段的天线。
应用高频仿真软件HFSS对不同天线结构参数进行仿真计算和优化设计，获得以下最住尺寸和调谐的关系，
所述介质基板1的长L为34mm，宽W为23mm，厚为1.6mm；
所述不规则环形贴片3的外环圆半径R3＝11mm，不规则环形贴片3内正五边形缺口的外接圆半径R2＝9mm，不规则环形贴片3的外环圆圆心与正五边形缺口的外接圆圆心位置相同；所述椭圆形贴片7的长短半轴b2＝3.8mm，a2＝1.5mm。两个椭圆形贴片7中心间的距离W1＝10mm，两个椭圆形贴片7中心的连接线的中点到非同心圆环贴片4中间的圆形缺口二的圆心的距离L4＝7.3mm；所述非同心圆环贴片4的外圆半径R5＝5.2mm，非同心圆环贴片4内的圆形缺口的半径R4＝3mm，非同心圆环贴片4的外圆的圆心与非同心圆环贴片4圆形缺口二的圆心间的距离L3＝1.5mm；所述不规则椭圆环形贴片5的长半轴b1＝4.5mm，短半轴a1＝1.5mm；不规则椭圆环形贴片5内圆形缺口一的半径R1＝1.3mm；不规则椭圆环形贴片5的外接圆与不规则椭圆环形贴片5的圆形缺口一的圆具有相同的圆心；不规则椭圆环形贴片5内圆形缺口一的圆心与非同心圆环贴片4外圆圆心间的距离L2＝5mm；不规则椭圆环形贴片5内圆形缺口一的圆心到非同心圆环贴片4外圆圆心的距离L1＝6.5mm；
所述接地板2的矩形贴片宽度W＝23mm，高度L7＝6mm，接地板2的等边倒三角形空白块的底边长a4＝4.3mm，高度b4＝3.8mm；等边倒三角形空白块的顶点到不规则圆形贴片圆心的距离L6＝3.3mm；不规则圆形贴片的圆心到介质基板下底边的距离L5＝3mm，圆形贴片的半径R6＝10mm；不规则圆形贴片与矩形贴片两交点间的距离W4＝19.1mm；矩形贴片的高度L7＝6mm；不规则圆形贴片的上侧矩形贴片上侧的距离L8＝6mm；不规则圆形贴片的上侧的长度W3＝8.7mm；不规则圆形贴片与矩形贴片的左交点到矩形贴片左边线的距离W2＝2.0mm。
本实用新型提供的三频微带天线提供了0.14GHz、1.44GHz和1.60GHz三个阻抗带宽，工作频段分别为2.37～2.51GHz、3.00～4.44GHZ和4.94～6.54GHz，谐振频率分别为2.43GHz、3.52GHz和5.69GHz。图3所示为本实用新型天线的回波损耗特征曲线图，如图3所示，本实用新型的天线在谐振点处的回波损耗分别为-23.8dB，-30.2dB和-25.2dB，由此显示出天线良好的匹配特性。图4和图5分别是天线在2.45GHz时分别在E平面和H平面的辐射方向图，图6和图7分别是天线在3.5GHz时在E平面和H平面的辐射方向图，图8和图9分别是天线在5.5GHz时在E平面和H平面的辐射方向图。由图可知，该实用新型提供的三频微带天线的辐射方向图特性在所有的工作频段内相对稳定，具有良好的方向性。综上所述，缺陷地结构能够增加天线的带宽，使其具有多频段特性和良好的匹配特性及稳定性。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，其特征在于，包括介质基板(1)、辐射贴片和接地板(2)，辐射贴片和接地板(2)沿介质基板(1)中心线对称布置，辐射贴片位于介质基板(1)上表面，接地板(2)在介质基板(1)背面的下侧，所述辐射贴片包括不规则环形贴片(3)、非同心圆环贴片(4)、不规则椭圆环形贴片(5)和矩形条带贴片(6)，所述接地板(2)由矩形贴片和不规则圆贴片组成，不规则圆贴片中部有一个等边倒三角形空白块，所述不规则环形贴片(3)顶端设置有两个椭圆形贴片(7)，不规则环形贴片(3)的中心设置有正五边形缺口；所述不规则椭圆环形贴片(5)的中心位置设置有圆形缺口一；所述非同心圆环贴片(4)内部设置有圆形缺口二；椭圆形贴片(7)以矩形条带贴片(6)为中心线对称分布在设置在不规则环形贴片(3)上端；所述不规则环形贴片(3)设置在介质基板(1)正面上方，非同心圆环贴片(4)设置在介质基板(1)中心位置，非同心圆环贴片(4)的下端与不规则椭圆环形贴片(5)以及矩形条带贴片(6)重叠连接，所述矩形条带贴片(6)顶端贯穿不规则椭圆环形贴片(5)连接至非同心圆环贴片(4)，矩形条带贴片(6)的底边贯穿不规则环形贴片(3)，并延伸至介质基板(1)的下底边缘。
2.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，其特征在于，所述介质基板(1)为FR4环氧板，相对介电常数εr＝4.4，介质损耗为0.02，馈电方式为微带线馈电，特性阻抗为50Ω。
3.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，其特征在于，所述介质基板(1)的长L为34mm，宽W为23mm，厚为1.6mm。
4.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，其特征在于，所述不规则环形贴片(3)的外环圆半径R3＝11mm，不规则环形贴片(3)内正五边形缺口的外接圆半径R2＝9mm，不规则环形贴片(3)的外环圆圆心与正五边形缺口的外接圆圆心位置相同；所述椭圆形贴片(7)的长短半轴b2＝3.8mm，a2＝1.5mm；两个椭圆形贴片(7)中心间的距离W1＝10mm，两个椭圆形贴片(7)中心的连接线的中点到非同心圆环贴片(4)中间的圆形缺口二的圆心的距离L4＝7.3mm；所述非同心圆环贴片(4)的外圆半径R5＝5.2mm，非同心圆环贴片(4)内的圆形缺口的半径R4＝3mm，非同心圆环贴片(4)的外圆的圆心与非同心圆环贴片(4)圆形缺口二的圆心间的距离L3＝1.5mm；所述不规则椭圆环形贴片(5)的长半轴b1＝4.5mm，短半轴a1＝1.5mm；不规则椭圆环形贴片(5)内圆形缺口一的半径R1＝1.3mm；不规则椭圆环形贴片(5)的外接圆与不规则椭圆环形贴片(5)的圆形缺口一的圆具有相同的圆心；不规则椭圆环形贴片(5)内圆形缺口一的圆心与非同心圆环贴片(4)外圆圆心间的距离L2＝5mm；不规则椭圆环形贴片(5)内圆形缺口一的圆心到非同心圆环贴片(4)外圆圆心的距离L1＝6.5mm。
5.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的兔状三频微带天线，其特征在于，所述接地板(2)的矩形贴片宽度W＝23mm，高度L7＝6mm，接地板(2)的等边倒三角形空白块的底边长a4＝4.3mm，高度b4＝3.8mm；等边倒三角形空白块的顶点到不规则圆形贴片圆心的距离L6＝3.3mm；不规则圆形贴片的圆心到介质基板下底边的距离L5＝3mm，圆形贴片的半径R6＝10mm；不规则圆形贴片与矩形贴片两交点间的距离W4＝19.1mm；矩形贴片的高度L7＝6mm；不规则圆形贴片的上侧矩形贴片上侧的距离L8＝6mm；不规则圆形贴片的上侧的长度W3＝8.7mm；不规则圆形贴片与矩形贴片的左交点到矩形贴片左边线的距离W2＝2.0mm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107658550A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-02 | 重庆三峡学院 | 一种椭圆形环状四频可重构微带天线和通讯装置 |
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| CN107658550A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-02 | 重庆三峡学院 | 一种椭圆形环状四频可重构微带天线和通讯装置 |
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