CN208385614U - 一种螺旋槽口结构的微带天线 - Google Patents

Abstract

一种螺旋槽口结构的微带天线，包括层叠设置的金属地、基板和金属辐射层，其中，所述金属辐射层包括馈电结构和金属材质的圆盘辐射结构，所述圆盘辐射结构上开设有相互嵌套的中心对称的螺旋形槽口，所述圆盘辐射结构的中心与馈电结构连接。本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线，可通过调节螺旋形槽口的尺寸，包括各螺旋形槽口的宽度、旋转结构的直径、螺距、角度关系等，对天线参数进行宽频带的阻抗匹配。因此，本实用新型无需增加额外的匹配结构，结构本身的一致性较高，易于加工。且，由于螺旋形槽口边缘的表面电流对电长度的压缩，本实用新型可通过较小的天线结构实现在更广频谱范围内的电磁信号收发。

Description

一种螺旋槽口结构的微带天线

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种螺旋槽口结构的微带天线。

背景技术

现有的微带贴片天线，凭借其平面结构，能够以较小的剖面、较小的体型、方便的集成化设计结构，在各类通信系统中的应用比例逐渐提高。但是，传统微带天线，由于其结构的限制，在增益、方向性、表面波、带宽等性能方面表现并不尽如人意。

针对上述缺陷，现有的技术，通常采用加载耦合腔以实现天线的小型化；通过在天线的适当位置加设匹配电阻、电抗改善天线电流分布，实现谐振频率的匹配。然而，无论是通过有源器件还是无源器件实现加载，其工程中，必然会由于工艺技术在加载端带来一定的误差和干扰，破坏天线整体结构的一致性，从而在一定程度上造成与设计参数的偏差。

出于上述考虑，目前急需一种结构一致性较高的微带贴片天线，以实现在更广频谱范围内的电磁信号接收。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种螺旋槽口结构的微带天线，通过一致性的结构，实现良好的天线辐射方向图，提高天线增益，实现圆极化接收，并优化现有微带天线的方向性。

为实现上述目的，本实用新型提供的螺旋槽口结构的微带天线，包括层叠设置的金属地、基板和金属辐射层，其特征在于，所述金属辐射层包括馈电结构和圆盘辐射结构，所述圆盘辐射结构上至少包括两个相互嵌套的、以所述圆盘辐射结构的中心为对称中心的螺旋形槽口，所述圆盘辐射结构为金属材质，所述圆盘辐射结构的中心与所述馈电结构连接。

进一步，上述天线中，所述馈电结构为贯穿所述基板连接于所述金属地和所述金属辐射层之间的同轴探针。

其中，所述相互嵌套的螺旋形槽口数目为4个，所述4个螺旋形槽口两两相对，以所述同轴探针为中心，均匀分布。

进一步，上述天线结构，所述金属辐射层的所述螺旋形槽口与所述同轴探针之间的所述金属辐射层还腐蚀为辐射线结构，所述螺旋形槽口通过所述辐射线结构与所述同轴探针连接。

其中，所述辐射线结构的长度大致为1/4或1/2工作波长，根据所述微带天线的辐射特性配适其具体长度。

所述金属辐射层的外缘还可设置扇环形凹槽用于阻抗匹配。

更进一步，上述的天线中，所述金属辐射层的外围还设有金属圈，所述金属圈包围所述螺旋形槽口，所述金属圈的宽度大于所述螺旋形槽口的宽度。

考虑到宽带应用场景下的阻抗匹配，上述天线中，所述金属圈面向所述螺旋形槽口的一侧还还设有扇环形槽隙。

本实用新型和现有方案相比具有如下技术效果:

1.本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线，可通过调节螺旋形槽口的尺寸，具体包括调节各螺旋形槽口的宽度、螺旋形槽口的直径、螺距、角度关系等，对天线参数进行宽频带的匹配，尤其是输入、输出阻抗的匹配。因此，本实用新型无需增加额外的匹配结构，结构本身的一致性较高，易于加工。且，由于螺旋形槽口边缘的表面电流对电长度的压缩，本实用新型可通过较小的天线结构实现在更广频谱范围内的电磁信号收发。

2.进一步，为提高馈电效率，本实用新型中，所述螺旋形槽口与所述同轴探针之间还可通过金属辐射线结构进行馈电。将所辐射线的长度设置在1/2(或1/4，实际长度还需根据天线辐射特性进行匹配和调整)工作波长附近，可进一步提高馈电效率：所述螺旋形槽口相对应的金属辐射线结构，可等效为双极子结构，提高馈电效率。

3.再进一步，本实用新型所提供的天线金属辐射层外围还设有金属圈，由所述金属圈包围所述螺旋形槽口。由于金属圈与螺旋形槽口之间槽隙的设计，可在由所述螺旋形槽口压缩的第二电尺寸(螺旋形槽口边缘的表面电流所对应的电长度)所对应的工作频段下，拓展天线的匹配带宽，进一步提高对较低频段信号的增益，拓展天线的有效工作带宽。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线结构示意图；

图2为本实用新型天线结构的辐射方向分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为根据本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线架构图，如图1 所示，本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线，包括层叠设置的金属地 1、基板2和金属辐射层3，其特征在于，所述金属辐射层3包括馈电结构4和圆盘辐射结构30，所述圆盘辐射结构上至少包括两个相互嵌套的、以所述圆盘辐射结构的中心为对称中心的螺旋形槽口31，所述圆盘辐射结构为金属材质，所述圆盘辐射结构的中心与所述馈电结构连接。

进一步，上述天线中，所述馈电结构为贯穿所述基板2连接于所述金属地1和所述金属辐射层3之间的同轴探针。

其中，所述相互嵌套的螺旋形槽口数目为4个。所述4个螺旋形槽口两两相对，以所述同轴探针为中心，均匀分布。

进一步，上述天线结构，所述金属辐射层3的所述螺旋形槽口与所述同轴探针之间的所述金属辐射层3还腐蚀为辐射线结构32，所述螺旋形槽口通过所述辐射线结构与所述同轴探针连接。

其中，所述金属圆盘的半径或所述金属辐射线结构的长度为1/4或 1/2工作波长。

更进一步，上述的天线中，所述金属辐射层3的外缘还设有扇环形凹槽。

同时，所述金属辐射层3的外围还设有金属圈5，所述金属圈包围所述螺旋形槽口，所述金属圈的宽度大于所述螺旋形槽口的宽度。

考虑到宽带应用场景下的阻抗匹配，上述天线中，所述金属圈面向所述螺旋形槽口的一侧还设有扇环形槽隙。

下面举例说明本系统的工作过程：

本实用新型的螺旋槽口结构的微带天线，设计时首先通过调节螺旋形槽口的尺寸，具体包括调节各螺旋形槽口的宽度、螺旋形槽口的直径、螺距、角度关系等，对天线参数进行工作频带的匹配，尤其是工作频带中心点附近输入、输出阻抗的匹配。由于本实用新型螺旋形槽口之间相互叠加有阻抗，因此无需增加额外的匹配结构，仅通过对天线结构本身进行设计，即可实现对工作频带的设计。由此，本实用新型的天线结构，一致性较高，易于加工。

之后，为进一步提高馈电效率，本实用新型还可在所述螺旋形槽口与所述同轴探针之间通过金属辐射线结构进行馈电。将所述辐射线结构的长度设置在1/2(或1/4，实际长度还需根据天线辐射特性进行匹配和调整)工作波长附近，可进一步提高馈电效率：所述螺旋形槽口相对应的金属辐射线结构，可等效为双极子结构，提高馈电及辐射效率。

最后，本实用新型还可在所述天线金属辐射层的外围增设金属圈，由所述金属圈包围所述螺旋形槽口。由于金属圈与螺旋形槽口之间槽隙的设计，可在由所述螺旋形槽口压缩的第二电尺寸所对应的工作频段下，拓展天线的匹配带宽，进一步提高对较低频段信号的增益，拓展天线的有效工作带宽。

值得注意的是，由于螺旋形槽口将天线的电长度进行了压缩，配合辐射馈电部分的辐射线结构所形成的辐射馈电结构，本实用新型实际设计的工作频段包括有两个跨度较大的中心频点。因此，本实用新型可通过较小的天线结构实现在更广频谱范围内的电磁信号收发。参考图2所示，天线左右手圆极化特性均接近理想辐射方向分布。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺旋槽口结构的微带天线，包括，层叠设置的金属地(1)、基板(2)和金属辐射层(3)，其特征在于，所述金属辐射层(3)包括馈电结构(4)和圆盘辐射结构(30)，所述圆盘辐射结构上至少包括两个相互嵌套的、以所述圆盘辐射结构的中心为对称中心的螺旋形槽口(31)，所述圆盘辐射结构为金属材质，所述圆盘辐射结构的中心与所述馈电结构连接。

2.如权利要求1所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述馈电结构为贯穿所述基板(2)连接于所述金属地(1)和所述金属辐射层(3)之间的同轴探针。

3.如权利要求2所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述相互嵌套的螺旋形槽口数目为4个。

4.如权利要求2所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述螺旋形槽口与所述同轴探针之间的所述金属辐射层(3)还腐蚀为辐射线结构(32)，所述螺旋形槽口通过所述辐射线结构与所述同轴探针连接。

5.如权利要求4所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述辐射线结构的长度为1/4或1/2工作波长。

6.如权利要求5所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述金属辐射层(3)的外缘还设有扇环形凹槽。

7.如权利要求1至6任一所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述金属辐射层(3)的外围还设有金属圈(5)，所述金属圈包围所述螺旋形槽口，所述金属圈的宽度大于所述螺旋形槽口的宽度。

8.如权利要求7所述的螺旋槽口结构的微带天线，其特征在于，所述金属圈面向所述螺旋形槽口的一侧还设有扇环形槽隙。