CN206471492U - 一种基于缺陷地结构的花环状双频微带天线 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，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，接地板在介质基板背面下方，辐射贴片由六边花环形贴片、圆环形贴片、十字贴片和上条带贴片和下条带贴片构成，介质基板正面上方设有六边花环形贴片，正六边花环形贴片的内环中有圆环形贴片，圆环形贴片中间与十字贴片连接，上条带贴片从圆环形贴片的底边向下连接六边花环形贴片，下条带贴片连接六边花环形贴片并延伸至介质基板的下底边缘，接地板由矩形贴片和不规则圆贴片组成。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花环状双频微带天线。
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花环状双频微带天线，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花环状双频微带天线，包括有介质基板、辐射贴片和接地板，所述辐射贴片和接地板沿介质基板中心线对称布置，接地板在介质基板背面下方，所述辐射贴片由六边花环形贴片、圆环形贴片、十字贴片和上条带贴片和下条带贴片构成，介质基板正面上方设有六边花环形贴片，正六边花环形贴片的内环中有圆环形贴片，圆环形贴片中间与十字贴片连接，上条带贴片从圆环形贴片的底边向下连接六边花环形贴片，下条带贴片连接六边花环形贴片并延伸至介质基板的下底边缘，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。
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：所述六边花环形贴片的外环上花环、下花环、下左花环和下右花环的外环外接圆半径R1＝6.2mm，内环外接圆半径R2＝5.2mm，上左花环和上右花环的外环外接圆半径R3＝4mm，R4＝3.3mm。下左花环的外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L4＝24mm，到介质基板左侧边的距离W3为7.2mm；上左花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离30mm，到介质基板左侧边的距离W4为6.5mm；上花环外环外接圆圆心到上条带贴片的上边的距离L6为12.4mm,到介质基板左侧边的距离W5为11.5mm；下右花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L8为24mm，到介质基板右侧边的距离W7为7.2mm；上右花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离为30mm，到介质基板右侧边的距离W6为6.5mm；下花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L9为20mm，到介质基板左侧边的距离W9为11.5mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述圆环形贴片的外环外接圆半径R13＝3.5mm，内环外接圆半径R14＝3mm，圆环形贴片的圆心距离介质基板下底边长度L10为22mm，到介质基板左侧边的距离W8为11.5mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述十字贴片的长度L12＝6.4mm，宽度L3＝2mm，十字贴片的底边与上条带贴片的顶边相连，所述上条带贴片的长度L2＝5mm，宽度W2＝1mm，上条带贴片的底边与下条带贴片的上侧相连。
作为本实用新型进一步的方案：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，所述接地板的上边宽度W10＝8.72mm，接地板的矩形块宽度W＝23mm，高度L18＝6mm，接地板的上侧至等边倒三角形的上侧的长度L14＝1.65mm，等边倒三角形空白块的边长W11＝4.33mm，高度L15＝3.75mm，等边倒三角形空白块的底端至不规则圆贴片的圆心的距离L16＝3.6mm，不规则圆贴片的圆心至介质基板的下底边缘的长度L17＝3mm，不规则圆贴片的半径R15＝10mm，不规则圆贴片与矩形贴片的交点到介质基板侧边的距离W13＝1.96mm，不规则圆贴片与矩形铁片的左交点到不规则圆贴片与矩形铁片的右交点之间的宽度W12＝19.08mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述下条带贴片的宽度W1＝3mm，上条带贴片的下底边至介质基板下底边的长度L1＝13.8mm。
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花环状双频微带天线的正面结构示意图。
图2为基于缺陷地结构的花环状双频微带天线的背面结构示意图。
图3为基于缺陷地结构的花环状双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花环状双频微带天线在2.45GHz时在E平面的辐射方向图。
图5为基于缺陷地结构的花环状双频微带天线在2.45GHz时在H平面的辐射方向图。
图6为基于缺陷地结构的花环状双频微带天线在3.5GHz时在E平面的辐射方向图。
图7为基于缺陷地结构的花环状双频微带天线在3.5GHz时在H平面的辐射方向图。
图中：1-介质基板，2-接地板，3-六边花环形贴片，4-圆环形贴片，5-十字贴片，6-上条带贴片，7-下条带贴片。
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花环状双频微带天线，包括有介质基板1、辐射贴片和接地板2，所述辐射贴片和接地板2沿介质基板1中心线对称布置，接地板2在介质基板1背面下方，所述辐射贴片由六边花环形贴片3、圆环形贴片4、十字贴片5和上条带贴片6和下条带贴片7构成，介质基板1正面上方设有六边花环形贴片3，正六边花环形贴片3的内环中有圆环形贴片4，圆环形贴片4中间与十字贴片5连接，上条带贴片6从圆环形贴片4的底边向下连接六边花环形贴片3，下条带贴片7连接六边花环形贴片3并延伸至介质基板1的下底边缘，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2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，因此天线共出现了两个频段且带宽较宽，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；
所述六边花环形贴片3的外环上花环、下花环、下左花环和下右花环的外环外接圆半径R1＝6.2mm，内环外接圆半径R2＝5.2mm，上左花环和上右花环的外环外接圆半径R3＝4mm，R4＝3.3mm。下左花环的外环外接圆圆心到介质基板1下底边的距离L4＝24mm，到介质基板1左侧边的距离W3为7.2mm；
上左花环外环外接圆圆心到介质基板1下底边的距离30mm，到介质基板1左侧边的距离W4为6.5mm；
上花环外环外接圆圆心到上条带贴片6的上边的距离L6为12.4mm,到介质基板1左侧边的距离W5为11.5mm；
下右花环外环外接圆圆心到介质基板1下底边的距离L8为24mm，到介质基板1右侧边的距离W7为7.2mm；
上右花环外环外接圆圆心到介质基板1下底边的距离为30mm，到介质基板1右侧边的距离W6为6.5mm；
下花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L9为20mm，到介质基板左侧边的距离W9为11.5mm；
所述圆环形贴片4的外环外接圆半径R13＝3.5mm，内环外接圆半径R14＝3mm，圆环形贴片4的圆心距离介质基板1下底边长度L10为22mm，到介质基板1左侧边的距离W8为11.5mm。
所述十字贴片5的长度L12＝6.4mm，宽度L3＝2mm，十字贴片5的底边与上条带贴片6的顶边相连，所述上条带贴片6的长度L2＝5mm，宽度W2＝1mm，上条带贴片6的底边与下条带贴片7的上侧相连；
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，所述接地板2的上边宽度W10＝8.72mm，接地板2的矩形块宽度W＝23mm，高度L18＝6mm，接地板2的上侧至等边倒三角形的上侧的长度L14＝1.65mm，等边倒三角形空白块的边长W11＝4.33mm，高度L15＝3.75mm，等边倒三角形空白块的底端至不规则圆贴片的圆心的距离L16＝3.6mm，不规则圆贴片的圆心至介质基板1的下底边缘的长度L17＝3mm，不规则圆贴片的半径R15＝10mm，不规则圆贴片与矩形贴片的交点到介质基板侧边的距离W13＝1.96mm，不规则圆贴片与矩形铁片的左交点到不规则圆贴片与矩形铁片的右交点之间的宽度W12＝19.08mm。
所述下条带贴片7的宽度W1＝3mm，上条带贴片6的下底边至介质基板下底边的长度L1＝13.8mm。
本实用新型提供的两频微带天线提供了0.29GHz、0.61GHz两个阻抗带宽，工作频段分别为2.28～2.57GHz、3.31～3.92GHZ，谐振频率分别为2.43GHz、3.51G。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-26.7dB，-25.3dB，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，由图可知，该实用新型提供的两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。
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 (8)
1.一种基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，包括有介质基板、辐射贴片和接地板，所述辐射贴片和接地板沿介质基板中心线对称布置，接地板在介质基板背面下方，所述辐射贴片由六边花环形贴片、圆环形贴片、十字贴片和上条带贴片和下条带贴片构成，介质基板正面上方设有六边花环形贴片，正六边花环形贴片的内环中有圆环形贴片，圆环形贴片中间与十字贴片连接，上条带贴片从圆环形贴片的底边向下连接六边花环形贴片，下条带贴片连接六边花环形贴片并延伸至介质基板的下底边缘，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。
2.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，所述介质基板的长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花环状双频微带天线，其特征在于，所述六边花环形贴片的外环上花环、下花环、下左花环和下右花环的外环外接圆半径R1＝6.2mm，内环外接圆半径R2＝5.2mm，上左花环和上右花环的外环外接圆半径R3＝4mm，R4＝3.3mm，下左花环的外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L4＝24mm，到介质基板左侧边的距离W3为7.2mm；上左花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离30mm，到介质基板左侧边的距离W4为6.5mm；上花环外环外接圆圆心到上条带贴片的上边的距离L6为12.4mm,到介质基板左侧边的距离W5为11.5mm；下右花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L8为24mm，到介质基板右侧边的距离W7为7.2mm；上右花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离为30mm，到介质基板右侧边的距离W6为6.5mm；下花环外环外接圆圆心到介质基板下底边的距离L9为20mm，到介质基板左侧边的距离W9为11.5mm。
5.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，所述圆环形贴片的外环外接圆半径R13＝3.5mm，内环外接圆半径R14＝3mm，圆环形贴片的圆心距离介质基板下底边长度L10为22mm，到介质基板左侧边的距离W8为11.5mm。
6.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，所述十字贴片的长度L12＝6.4mm，宽度L3＝2mm，十字贴片的底边与上条带贴片的顶边相连，所述上条带贴片的长度L2＝5mm，宽度W2＝1mm，上条带贴片的底边与下条带贴片的上侧相连。
7.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，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，所述接地板的上边宽度W10＝8.72mm，接地板的矩形块宽度W＝23mm，高度L18＝6mm，接地板的上侧至等边倒三角形的上侧的长度L14＝1.65mm，等边倒三角形空白块的边长W11＝4.33mm，高度L15＝3.75mm，等边倒三角形空白块的底端至不规则圆贴片的圆心的距离L16＝3.6mm，不规则圆贴片的圆心至介质基板的下底边缘的长度L17＝3mm，不规则圆贴片的半径R15＝10mm，不规则圆贴片与矩形贴片的交点到介质基板侧边的距离W13＝1.96mm，不规则圆贴片与矩形铁片的左交点到不规则圆贴片与矩形铁片的右交点之间的宽度W12＝19.08mm。
8.根据权利要求1所述的基于缺陷地结构的花环状双频微带天线，其特征在于，所述下条带贴片的宽度W1＝3mm，上条带贴片的下底边至介质基板下底边的长度L1＝13.8mm。
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