CN208723094U - 一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线 - Google Patents
一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，由介质基板、印制在介质基板正面上的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端、组合结构开槽微带馈线，印制在介质基板背面上的多边形辐射缝隙地板和外接的同轴接头构成。通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围电流路径，降低低频段谐振频率。多边形辐射缝隙产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端产生多个谐振频率。在多边形辐射缝隙地板四个角上增加四个矩形槽来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽。本实用新型通过改变天线的尺寸就可以满足不同频段对带宽的要求，适用于WLAN、WiMAX频段小型多频带无线通信系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信天线技术领域，具体涉及一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，适用于WiMAX、WLAN频段小型多频无线通信系统。
背景技术
随着射频识别、移动设备、无线网络、卫星通信和智能通信设备的迅猛发展，作为发射和接收信号核心的天线在无线通信系统中的作用凸显，这对天线的小型化、集成度要求越来越苛刻，要求天线能够抑制相邻频段的信号干扰，具有双频带或多频带特性。微带天线具有体积小、重量轻、易于同射频前端集成，容易实现双频或多频特性。但微带天线也存在固有的缺点，例如：辐射效率较低、介质损耗较大、增益较低、功率容量较小。计算机数值分析和辅助设计方法的高速发展改变了微带天线的设计分析方法，展宽带宽、缩小体积、多频带已经成为当前研究的焦点。微带天线主要包括缝隙微带天线、单极子微带天线、振子微带天线、背腔微带天线等，小型化、宽频带、多频带是当前研究的主要方向。改变微带天线辐射单元的几何结构可以使天线在不同的谐振模式下工作，从而实现双频或多频特性。在辐射单元上加载寄生贴片，可以是多层结构寄生贴片或多个相同水平面的寄生贴片，通过调整寄生贴片与被激励单元的距离和寄生贴片的尺寸，能够改变天线表面电流路径，使辐射单元上的辐射模的场分布发生变化，从而对各辐射模激励的谐振频率产生影响，形成双调谐特性，增加天线的谐振点和带宽。非专利文献1公开了一种基于寄生单元加载的宽频带微带天线，在介质基板与地板之间加入空气间隙，降低介质基板等效介电常数，同时在方形辐射单元周围增加相同尺寸的半椭圆寄生贴片，增加谐振点同时改善阻抗匹配特性，使天线具有宽频带特性。双频微带天线的两个谐振频率比值小于二分之三可以扩展天线的频带，常用的方法是在辐射贴片上加载环形、U形或矩形缝隙，但该方法设计难度较大，同时使天线的结构更为复杂。非专利文献2公开了一种U形双频微带天线，辐射单元是在矩形结构上增加两个关于中心轴对称的U形缝隙，U形缝隙可以使天线表面形成两条不同的电流路径，从而产生双频特性，在矩形地板上增加L形枝节，调节阻抗匹配。将天线小型化的方法主要是通过短路探针将辐射单元与地板连接，使天线的二分之一波长模式转为四分之一模式，该方法较为简单且通过该方法可以使天线尺寸缩小至原来的二分之一左右。在天线辐射表面开合适的缝隙能够增加天线表面电流路径，进而缩小天线的整体尺寸。在微带线中增加匹配网络可以有效改善带宽，如采用双枝节匹配网络可以使天线阻抗带宽增加两倍左右。综上所述，设计双频或多频工作的天线，展宽天线的工作带宽，缩小天线的整体尺寸都已经成为当前亟待解决的问题。
引用文献列表
非专利文献1：王浩，宽度定向天线及阵列研究，西安电子科技大学博士学位论文，2016:19-24.
非专利文献2：曾文杰，小型化宽频和双频微带天线的研究与设计，太原理工大学硕士学位论文，2016:37-44.
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，具有多频带、宽频带特性，辐射特性好、结构紧凑、增益稳定，通过改变天线的尺寸就可以满足不同频段对工作带宽的要求，能够覆盖2.4GHz、3.5GHz和5.5GHz三个频段。
本实用新型的技术方案是：一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，由介质基板(1)、印制在介质基板(1)正面上的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)、组合结构开槽微带馈线(3)，印制在介质基板(1)背面上的多边形辐射缝隙地板(4)和外接的同轴接头(7)构成，其特征在于：
a.所述的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，由四个花瓣和一个花心组成，花心为开槽正六边形环，在正六边形环上下两个边上分别开尺寸不同的矩形槽形成开槽正六边形环，每个花瓣由正六边形单极子、加载六边形寄生枝节和连接导带组成，正六边形单极子的中心位于O4处，加载六边形寄生枝节将正六边形单极子包围，加载六边形寄生枝节中心位于O3处，连接导带将正六边形单极子与花心处的开槽正六边形环的边相连接，每个连接导带与开槽正六边形环的边相垂直，通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率，调整六边形寄生枝节的尺寸及六边形寄生枝节与正六边形单极子之间的距离能够增加谐振点，相邻的谐振点相互叠加可以增加天线的阻抗带宽；
b.所述的组合结构开槽微带馈线(3)由一个矩形导带和一个梯形导带组合而成，在矩形导带中间开一矩形槽，矩形槽的宽度与开槽正六边形环下边矩形槽宽度一致，对组合结构开槽微带馈线(3)进行开槽处理可以优化天线的阻抗匹配，组合结构开槽微带馈线(3)的上端与加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的花心下端相连接，组合结构开槽微带馈线(3)的下端梯形导带外接同轴接头(7)；
c.所述的多边形辐射缝隙地板(4)在介质基板(1)背面，多边形辐射缝隙地板(4)以O2为中心开一个正六边形环缝隙，在正六边形环缝隙外侧每个边上增加一个半正六边形，半正六边形的中心位于正六边形环缝隙外侧边的中心位置，通过增加半正六边形使缝隙呈向外的多边形辐射形状，从而形成多边形辐射缝隙(5)，多边形辐射缝隙(5)产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)产生多个谐振频率，调整多边形辐射缝隙(5)的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽，在多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔，调节多边形辐射缝隙(5)的辐射状电流分布，改善天线阻抗匹配，在多边形辐射缝隙地板(4)四个角上开一个矩形槽(6)，以O1为旋转中心，每次旋转90度，形成四个尺寸相同且与介质基板(1)对称轴距离相等的矩形槽(6)，通过增加四个矩形槽(6)来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸；
d.所述的同轴接头(7)位于介质基板(1)下端中心轴上，同轴接头(7)分别与组合结构开槽微带馈线(3)和多边形辐射缝隙地板(4)的下边缘相连接。
所述的介质基板(1)的长L为30mm～40mm，宽W为30mm～40mm。
所述的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，O2至介质基板(1)底端的距离L1+L2为18mm～22mm，花心为开槽正六边形环，开槽正六边形环的外侧半径R1为2.8mm～5mm，内侧半径R2为1.4mm～3.8mm，开槽正六边形环的上边矩形槽宽度W5为0.4mm～0.6mm，下边矩形槽宽度W3为0.8mm～1.4mm，正六边形单极子的半径R3为0.8mm～1.6mm，正六边形单极子的中心位于O4处，与花心中心O2的距离L3为3.6mm～8.6mm，连接导带的宽度W4为0.6mm～1.2mm，加载六边形寄生枝节中心位于O3处，与花心中心O2的距离L5为6.6mm～11.8mm，加载六边形寄生枝节的外侧半径R4为3.2mm～5.4mm，内侧半径R5为2.6mm～4.6mm，加载六边形寄生枝节与连接导带相邻的枝节长L4为1mm～2mm，宽W6为0.6mm～1mm。
所述的组合结构开槽微带馈线(3)的矩形导带宽度W2为2.2mm～2.6mm，梯形导带的上底与矩形导带的宽度相等，下底宽度W1为2mm～2.5mm，梯形导带的高L2为3.6mm～4.2mm。
所述的多边形辐射缝隙地板(4)上的正六边形环缝隙外侧半径R7为7.6mm～9.2mm，内侧半径R6为12.2mm～14.6mm，半正六边形的半径R9为2mm～4mm，多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔半径R8为1.2mm～1.7mm，多边形辐射缝隙地板(4)四个角上的矩形槽(6)长L6为3.5mm～5.5mm，宽W7为0.6mm～1.2mm，矩形槽(6)与介质基板(1)对称轴距离W8为12mm～16mm。
本实用新型的效果在于：本实用新型设计了加载六边形寄生枝节的花形馈源终端，通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率，调整六边形寄生枝节的尺寸及六边形寄生枝节与正六边形单极子之间的距离能够增加谐振点，相邻的谐振点相互叠加可以增加天线的阻抗带宽。多边形辐射缝隙产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端产生多个谐振频率，调整多边形辐射缝隙的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽，在多边形辐射缝隙中心开一正六边形孔，调节多边形辐射缝隙的辐射状电流分布，改善天线阻抗匹配。在多边形辐射缝隙地板四个角上增加四个矩形槽来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸。本实用新型天线结构紧凑，工作频段分别为3.19GHz～3.75GHz、5.11GHz～5.88GHz和2.32GHz～2.58GHz、5.02GHz～5.83GHz，具有双频特性，频段内的辐射与增益特性良好，适用于WLAN、WiMAX频段小型多频带无线通信系统。
附图说明
图1是本实用新型实施例的正面结构示意图。
图2是本实用新型实施例的背面结构示意图。
图3是本实用新型实施例1加载六边形寄生枝节的外侧半径R4和内侧半径R5对天线反射系数S11的影响。
图4是本实用新型实施例1正六边形环缝隙外侧半径R7和内侧半径R6对天线反射系数S11的影响。
图5是本实用新型实施例1多边形辐射缝隙地板四个角上的矩形槽长L6、宽W7和距介质基板对称轴距离W8对天线反射系数S11的影响。
图6是本实用新型实施例1实测反射系数S11曲线与仿真值比较。
图7是本实用新型实施例1在频率为3.51GHz时的E面和H面辐射方向图。
图8是本实用新型实施例1在频率为5.48GHz时的E面和H面辐射方向图。
图9是本实用新型实施例2实测反射系数S11曲线与仿真值比较。
图10是本实用新型实施例2在频率为2.42GHz时的E面和H面辐射方向图。
图11是本实用新型实施例2在频率为5.56GHz时的E面和H面辐射方向图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式是：如图1所示，一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，由介质基板(1)、印制在介质基板(1)正面上的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)、组合结构开槽微带馈线(3)，印制在介质基板(1)背面上的多边形辐射缝隙地板(4)和外接的同轴接头(7)构成，其特征在于：所述的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，由四个花瓣和一个花心组成，花心为开槽正六边形环，在正六边形环上下两个边上分别开尺寸不同的矩形槽形成开槽正六边形环，每个花瓣由正六边形单极子、加载六边形寄生枝节和连接导带组成，正六边形单极子的中心位于O4处，加载六边形寄生枝节将正六边形单极子包围，加载六边形寄生枝节中心位于O3处，连接导带将正六边形单极子与花心处的开槽正六边形环的边相连接，每个连接导带与开槽正六边形环的边相垂直，通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率，调整六边形寄生枝节的尺寸及六边形寄生枝节与正六边形单极子之间的距离能够增加谐振点，相邻的谐振点相互叠加可以增加天线的阻抗带宽；所述的组合结构开槽微带馈线(3)由一个矩形导带和一个梯形导带组合而成，在矩形导带中间开一矩形槽，矩形槽的宽度与开槽正六边形环下边矩形槽宽度一致，对组合结构开槽微带馈线(3)进行开槽处理可以优化天线的阻抗匹配，组合结构开槽微带馈线(3)的上端与加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的花心下端相连接，组合结构开槽微带馈线(3)的下端梯形导带外接同轴接头(7)；所述的多边形辐射缝隙地板(4)在介质基板(1)背面，多边形辐射缝隙地板(4)以O2为中心开一个正六边形环缝隙，在正六边形环缝隙外侧每个边上增加一个半正六边形，半正六边形的中心位于正六边形环缝隙外侧边的中心位置，通过增加半正六边形使缝隙呈向外的多边形辐射形状，从而形成多边形辐射缝隙(5)，多边形辐射缝隙(5)产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)产生多个谐振频率，调整多边形辐射缝隙(5)的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽，在多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔，调节多边形辐射缝隙(5)的辐射状电流分布，改善天线阻抗匹配，在多边形辐射缝隙地板(4)四个角上开一个矩形槽(6)，以O1为旋转中心，每次旋转90度，形成四个尺寸相同且距介质基板(1)对称轴距离相等的矩形槽(6)，通过增加四个矩形槽(6)来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸；所述的同轴接头(7)位于介质基板(1)下端中心轴上，同轴接头(7)分别与组合结构开槽微带馈线(3)和多边形辐射缝隙地板(4)的下边缘相连接。
所述的介质基板(1)的长L为30mm～40mm，宽W为30mm～40mm。
所述的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，O2至介质基板(1)底端的距离L1+L2为18mm～22mm，花心为开槽正六边形环，开槽正六边形环的外侧半径R1为2.8mm～5mm，内侧半径R2为1.4mm～3.8mm，开槽正六边形环的上边矩形槽宽度W5为0.4mm～0.6mm，下边矩形槽宽度W3为0.8mm～1.4mm，正六边形单极子的半径R3为0.8mm～1.6mm，正六边形单极子的中心位于O4处，与花心中心O2的距离L3为3.6mm～8.6mm，连接导带的宽度W4为0.6mm～1.2mm，加载六边形寄生枝节中心位于O3处，与花心中心O2的距离L5为6.6mm～11.8mm，加载六边形寄生枝节的外侧半径R4为3.2mm～5.4mm，内侧半径R5为2.6mm～4.6mm，加载六边形寄生枝节与连接导带相邻的枝节长L4为1mm～2mm，宽W6为0.6mm～1mm。
所述的组合结构开槽微带馈线(3)的矩形导带宽度W2为2.2mm～2.6mm，梯形导带的上底与矩形导带的宽度相等，下底宽度W1为2mm～2.5mm，梯形导带的高L2为3.6mm～4.2mm。
所述的多边形辐射缝隙地板(4)上的正六边形环缝隙外侧半径R7为7.6mm～9.2mm，内侧半径R6为12.2mm～14.6mm，半正六边形的半径R9为2mm～4mm，多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔半径R8为1.2mm～1.7mm，多边形辐射缝隙地板(4)四个角上的矩形槽(6)长L6为3.5mm～5.5mm，宽W7为0.6mm～1.2mm，矩形槽(6)与介质基板(1)对称轴的距离W8为12mm～16mm。
实施例1：具体制作过程如实施方式所述。选择FR4环氧树脂介质基板，介电常数εr＝4.4，厚度h＝1.6mm，金属层厚度为0.04mm，同轴接头采用标准SMA接头。介质基板长L＝30mm、宽W＝30mm。加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，O2至介质基板(1)底端的距离L1+L2为18mm，花心为开槽正六边形环，开槽正六边形环的外侧半径R1为2.8mm，内侧半径R2为1.5mm，开槽正六边形环的上边矩形槽宽度W5为0.5mm，下边矩形槽宽度W3为1.2mm，正六边形单极子的半径R3为1mm，正六边形单极子的中心位于O4处，与花心中心O2的距离L3为3.6mm，连接导带的宽度W4为0.8mm。通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率，调整六边形寄生枝节的尺寸及六边形寄生枝节与正六边形单极子之间的距离能够增加谐振点，相邻的谐振点相互叠加可以增加天线的阻抗带宽。加载六边形寄生枝节中心位于O3处，与花心中心O2的距离L5为6.8mm，加载六边形寄生枝节的外侧半径R4为3.4mm，内侧半径R5为2.8mm，加载六边形寄生枝节与连接导带相邻的枝节长L4为1mm，宽W6为0.8mm。组合结构开槽微带馈线(3)的矩形导带宽度W2为2.5mm，梯形导带的上底与矩形导带的宽度相等，下底宽度W1为2mm，梯形导带的高L2为3.8mm。多边形辐射缝隙地板(4)上的正六边形环缝隙外侧半径R7为8mm，内侧半径R6为12.4mm，半正六边形的半径R9为4mm。多边形辐射缝隙(5)产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)产生多个谐振频率，调整多边形辐射缝隙(5)的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽。在多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔，调节多边形辐射缝隙(5)的辐射状电流分布，改善天线阻抗匹配，正六边形孔半径R8为1.5mm。在多边形辐射缝隙地板(4)四个角上开一个矩形槽(6)，以O1为旋转中心，每次旋转90度，形成四个尺寸相同且与介质基板(1)对称轴距离相等的矩形槽(6)，通过增加四个矩形槽(6)来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸，矩形槽(6)长L6为3.5mm，宽W7为0.8mm，矩形槽(6)与介质基板(1)对称轴距离W8为12mm。
利用HFSS软件对天线模型进行分析，对主要参数加载六边形寄生枝节的外侧半径R4、内侧半径R5、正六边形环缝隙外侧半径R7、内侧半径R6、多边形辐射缝隙地板四个角上的矩形槽长L6、宽W7和距介质基板对称轴距离W8进行分析，通过调节这七个参数来调节各频段谐振频率和阻抗带宽，改善阻抗匹配特性。
选取加载六边形寄生枝节的外侧半径R4、内侧半径R5分析对天线反射系数S11的影响，如图3所示，分别选取R4＝3.2mm、R5＝2.4mm、R4＝3.4mm、R5＝2.8mm和R4＝3.6mm、R5＝3.2mm这三种情况对天线反射系数S11进行分析，从图3中可以看出，随着加载六边形寄生枝节尺寸的增加，低频段谐振点向低频方向发生偏移，反射系数随六边形寄生枝节尺寸的增加而逐渐减小，高频段反射系数随六边形寄生枝节尺寸的增加而逐渐增加，高频段谐振点位置变化较小，原因是加载六边形寄生枝节延长了正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率。当R4＝3.4mm、R5＝2.8mm时，天线的频带范围和性能达到最佳。
选取正六边形环缝隙外侧半径R7和内侧半径R6分析对天线反射系数S11的影响，如图4所示，分别选取R7＝7.5mm、R6＝12mm、R7＝8mm、R6＝12.4mm和R7＝8.5mm、R6＝12.8mm这三种情况对天线反射系数S11进行分析，从图4中可以看出，随正六边形环缝隙尺寸的增加，低频段谐振点和高频段谐振点均向低频方向发生少量的偏移，低频段和高频段反射系数随正六边形环缝隙尺寸的增加而逐渐减小，使低频段和高频段的阻抗带宽得到展宽，阻抗匹配性能逐渐改善，原因是正六边形环缝隙产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端产生多个谐振频率，调整正六边形环缝隙的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽。当R7＝8mm、R6＝12.4mm时，天线的频带范围和性能达到最佳。
选取多边形辐射缝隙地板四个角上的矩形槽长L6、宽W7和距介质基板对称轴距离W8分析对天线反射系数S11的影响，如图5所示，分别选取L6＝3mm、W7＝0.6mm、W8＝10mm、L6＝3.5mm、W7＝0.8mm、W8＝12mm和L6＝4mm、W7＝1mm、W8＝14mm这三种情况对天线反射系数S11进行分析，从图5中可以看出，随着矩形槽尺寸和距介质基板对称轴距离的增加，低频段谐振点位置变化较小，反射系数随矩形槽尺寸和距介质基板对称轴距离的增加而逐渐增加，阻抗匹配性能变差，高频段谐振点位置向高频方向发生偏移，反射系数随矩形槽尺寸和距介质基板对称轴距离的增加而逐渐减小，高频段带宽有所增加，阻抗匹配性能得到改善，原因是在多边形辐射缝隙地板上增加四个矩形槽能够增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸。当L6＝3.5mm、W7＝0.8mm、W8＝12mm时，天线的频带范围和性能达到最佳。
使用矢量网络分析仪测试实施例1的反射系数，反射系数S11随频率的变化曲线与仿真结果对比如图6所示，反射系数S11小于-10dB的阻抗带宽仿真结果在低频段为3.25GHz～3.81GHz，谐振频率为3.50GHz，谐振峰强度分别为-44.6dB，在高频段为5.09GHz～5.76GHz，谐振频率为5.50GHz，谐振峰强度分别为-33.2dB，实测结果在低频段为3.19GHz～3.75GHz，谐振频率为3.51GHz，谐振峰强度分别为-48.8dB，阻抗带宽覆盖WiMAX(3.3GHz～3.7GHz)频段，在高频段为5.11GHz～5.88GHz，谐振频率为5.48GHz，谐振峰强度分别为-37.8dB，阻抗带宽覆盖WLAN(5.15GHz～5.825GHz)频段，产生了双频带和宽频带特性，能够满足天线的工作需求。实测结果与仿真结果虽然存在微小偏差但整体趋势基本保持一致，导致偏差的主要原因是天线加工存在误差、同轴接头手工焊接和测试环境等因素的影响。
对实施例1在3.51GHz、5.48GHz两个频率点处的E面和H面辐射方向图进行测试，检验天线的辐射特性，实测方向图如图7、图8所示。从E面辐射方向图可以看出，E面辐射方向图呈“8”字形，与半波偶极子天线的水平哑铃形状类似，从H面辐射方向图可以看出，天线全向辐射特性良好，能向各个方向辐射信号。
实施例2：具体制作过程如实施方式所述。选择FR4环氧树脂介质基板，介电常数εr＝4.4，厚度h＝1.6mm，金属层厚度为0.04mm，同轴接头采用标准SMA接头。介质基板长L＝38mm、宽W＝38mm。加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，O2至介质基板(1)底端的距离L1+L2为22mm，花心为开槽正六边形环，开槽正六边形环的外侧半径R1为5mm，内侧半径R2为3.7mm，开槽正六边形环的上边矩形槽宽度W5为0.5mm，下边矩形槽宽度W3为1.2mm，正六边形单极子的半径R3为1.4mm，正六边形单极子的中心位于O4处，与花心中心O2的距离L3为8.6mm，连接导带的宽度W4为0.8mm。通过加载六边形寄生枝节延长正六边形单极子周围的电流路径，降低低频段的谐振频率，调整六边形寄生枝节的尺寸及六边形寄生枝节与正六边形单极子之间的距离能够增加谐振点，相邻的谐振点相互叠加可以增加天线的阻抗带宽。加载六边形寄生枝节中心位于O3处，与花心中心O2的距离L5为11.7mm，加载六边形寄生枝节的外侧半径R4为5.2mm，内侧半径R5为4.4mm，加载六边形寄生枝节与连接导带相邻的枝节长L4为2mm，宽W6为0.8mm。组合结构开槽微带馈线(3)的矩形导带宽度W2为2.5mm，梯形导带的上底与矩形导带的宽度相等，下底宽度W1为2mm，梯形导带的高L2为3.8mm。多边形辐射缝隙地板(4)上的正六边形环缝隙外侧半径R7为8mm，内侧半径R6为14.5mm，半正六边形的半径R9为2mm。多边形辐射缝隙(5)产生辐射状电流路径，激励加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)产生多个谐振频率，调整多边形辐射缝隙(5)的尺寸能够影响加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)表面产生的辐射模能量场的分布，从而调节天线的谐振频率和阻抗带宽。在多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔，调节多边形辐射缝隙(5)的辐射状电流分布，改善天线阻抗匹配，正六边形孔半径R8为1.5mm。在多边形辐射缝隙地板(4)四个角上开一个矩形槽(6)，以O1为旋转中心，每次旋转90度，形成四个尺寸相同且与介质基板(1)对称轴距离相等的矩形槽(6)，通过增加四个矩形槽(6)来增加地板表面电流路径，调节天线高频段的谐振频率并展开带宽，同时进一步减小天线的尺寸，矩形槽(6)长L6为5.5mm，宽W7为0.8mm，矩形槽(6)与介质基板(1)对称轴距离W8为16mm。
使用矢量网络分析仪测试实施例2的反射系数，反射系数S11随频率的变化曲线与仿真结果对比如图9所示，反射系数S11小于-10dB的阻抗带宽仿真结果在低频段为2.30GHz～2.65GHz，谐振频率为2.45GHz，谐振峰强度分别为-28.4dB，在高频段为5.04GHz～5.87GHz，谐振频率为5.50GHz，谐振峰强度分别为-35.1dB，实测结果在低频段为2.32GHz～2.58GHz，谐振频率为2.42GHz，谐振峰强度分别为-38.5dB，阻抗带宽覆盖WLAN(2.4GHz～2.5GHz)频段，在高频段为5.02GHz～5.83GHz，谐振频率为5.56GHz，谐振峰强度分别为-44.3dB，阻抗带宽覆盖WLAN(5.15GHz～5.825GHz)频段，产生了双频带和宽频带特性，能够满足天线的工作需求。
对实施例2在2.42GHz、5.56GHz两个频率点处的E面和H面辐射方向图进行测试，检验天线的辐射特性，实测方向图如图10、图11所示。从E面辐射方向图可以看出，E面辐射方向图呈“8”字形，与半波偶极子天线的水平哑铃形状类似，从H面辐射方向图可以看出，天线全向辐射特性良好，能向各个方向辐射信号。
Claims (1)
1.一种加载六边形寄生枝节的花形馈源终端多频微带天线，由介质基板(1)、印制在介质基板(1)正面上的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)、组合结构开槽微带馈线(3)，印制在介质基板(1)背面上的多边形辐射缝隙地板(4)和外接的同轴接头(7)构成，其特征在于：
a.所述的加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的中心位于O2处，由四个花瓣和一个花心组成，花心为开槽正六边形环，在正六边形环上下两个边上分别开尺寸不同的矩形槽形成开槽正六边形环，每个花瓣由正六边形单极子、加载六边形寄生枝节和连接导带组成，正六边形单极子的中心位于O4处，加载六边形寄生枝节将正六边形单极子包围，加载六边形寄生枝节中心位于O3处，连接导带将正六边形单极子与花心处的开槽正六边形环的边相连接，每个连接导带与开槽正六边形环的边相垂直；
b.所述的组合结构开槽微带馈线(3)由一个矩形导带和一个梯形导带组合而成，在矩形导带中间开一矩形槽，矩形槽的宽度与开槽正六边形环下边矩形槽宽度一致，对组合结构开槽微带馈线(3)进行开槽处理，组合结构开槽微带馈线(3)的上端与加载六边形寄生枝节的花形馈源终端(2)的花心下端相连接，组合结构开槽微带馈线(3)的下端梯形导带外接同轴接头(7)；
c.所述的多边形辐射缝隙地板(4)在介质基板(1)背面，多边形辐射缝隙地板(4)以O2为中心开一个正六边形环缝隙，在正六边形环缝隙外侧每个边上增加一个半正六边形，半正六边形的中心位于正六边形环缝隙外侧边的中心位置，通过增加半正六边形使缝隙呈向外的多边形辐射形状，从而形成多边形辐射缝隙(5)，在多边形辐射缝隙(5)中心开一正六边形孔，在多边形辐射缝隙地板(4)四个角上开一个矩形槽(6)，以O1为旋转中心，每次旋转90度，形成四个尺寸相同且与介质基板(1)对称轴距离相等的矩形槽(6)；
d.所述的同轴接头(7)位于介质基板(1)下端中心轴上，同轴接头(7)分别与组合结构开槽微带馈线(3)和多边形辐射缝隙地板(4)的下边缘相连接。
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2018
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