CN210245712U - 一种小型低频超宽带天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微波通信技术领域，且公开了一种小型低频超宽带天线，包括渐变槽天线，所述渐变槽天线包括有微带线、扇形短截线、圆形槽线、渐变槽线和开口末端，所述开口末端的数量为两个，两个所述开口末端的右侧分别通过集总电阻固定连接有贴片单元，且贴片单元与渐变槽线形成的开槽形状符合连续指数分布，所述圆形槽线的右侧与渐变槽线的左侧固定连接，所述贴片单元包括有贴片斜边和寄生贴片，寄生贴片为与渐变槽开口的两个开口末端通过集总电阻分别相连的两个相对放置的金属贴片。该小型低频超宽带天线，通过缩减馈电槽线和加载寄生贴片，缩小了渐变槽天线的尺寸，具有带宽大、交叉极化好等特点，具有实际应用和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波通信技术领域，具体为一种小型低频超宽带天线。
背景技术
超宽带技术技术是一种新型的无线通信技术，通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，其是近年来短距离无线通信技术中一种高速率、低功耗的热点技术，相比于传统宽带通信具有明显优势，由于它所使用的信号为脉冲信号，所以需要收发的天线需要具备很高的带宽。
然而天线工作频率与尺寸需要遵循一定比例关系，当工作频率下限较低时，天线的设计尺寸会变得很大，不利于日常使用，通常的超宽带天线有双锥天线和对数周期天线，具有较好的增益和极化特性，但是尺寸较大且无法平面化；平面螺旋天线带宽大尺寸小，但是容易造成脉冲失真；平面缝隙天线可以兼顾带宽、增益和极化特性，但是种类与参数繁多，优化设计难度较大，为此我们提出一种小型低频超宽带天线。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种小型低频超宽带天线，具备尺寸小、带宽大、性能良好的优点，解决了背景技术中所提到的问题。
本实用新型提供如下技术方案：一种小型低频超宽带天线，包括渐变槽天线，所述渐变槽天线包括有微带线、扇形短截线、圆形槽线、渐变槽线和开口末端，所述开口末端的数量为两个，两个所述开口末端的右侧分别通过集总电阻固定连接有贴片单元，且贴片单元与渐变槽线形成的开槽形状符合连续指数分布，所述圆形槽线的右侧与渐变槽线的左侧固定连接，所述贴片单元包括有贴片斜边和寄生贴片，所述寄生贴片为与渐变槽开口的两个开口末端通过集总电阻分别相连的两个相对放置的金属贴片，所述渐变槽天线的左侧固定连接有金属背板。
可选的，所述渐变槽天线为制作在印刷电路板上的平面天线，采用介质基板为FR，相对介电系数约为.，所述渐变槽天线1的长度L为20cm，宽度W为30cm，设计工作频率为200MHz~2GHz。
可选的，所述集总电阻为高精度贴片电阻，且位置略靠近渐变槽线和贴片斜边的一方，阻值不超过200欧姆。
可选的，所述金属背板位于天线馈电端垂直天线平面的方形接地金属平面上，所述金属背板右侧的中部与微带线的左侧固定连接，且金属背板边长与微带线的宽度一致。
可选的，所述渐变槽线的变化平缓，长度不小于波长的四分之一。
可选的，所述渐变槽天线为扇形微带线和圆形槽线馈电的指数型天线，金属贴片为贴片斜边指数形状的直角三角形，所述微带线顶部的右侧与扇形短截线固定连接。
与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
1、该小型低频超宽带天线，通过缩减馈电槽线和加载寄生贴片，缩小了渐变槽天线的尺寸，具有带宽大、交叉极化好的特点，有利于实际应用，提高了该产品上的推广价值。
2、该小型低频超宽带天线，采用了无过渡槽线的方案，不需要等宽的过渡槽线，有利于进一步减小天线的长度，采用了指数线渐变率较小的渐变槽线，使其能够承担一部分馈电耦合的功能，从而减轻由于过渡槽线缺失导致的驻波恶化，渐变槽的长度不小于最大工作波长的1/4，以保证足够的馈电耦合效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为200MHz时E面和H面的增益与交叉极化示意图；
图3为500MHz时E面和H面的增益与交叉极化示意图；
图4为1000MHz时E面和H面的增益与交叉极化示意图；
图5为1500MHz时E面和H面的增益与交叉极化示意图；
图6为2000MHz时E面和H面的增益与交叉极化示意图；
图7为实测天线的全频段驻波示意图。
图中：1、渐变槽天线；11、微带线；12、扇形短截线；13、圆形槽线；14、渐变槽线；15、开口末端；2、集总电阻；3、贴片单元；31、贴片斜边；32、寄生贴片；4、金属背板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-7，一种小型低频超宽带天线，包括渐变槽天线1，渐变槽天线1包括有微带线11、扇形短截线12、圆形槽线13、渐变槽线14和开口末端15，开口末端15的数量为两个，两个开口末端15的右侧分别通过集总电阻2固定连接有贴片单元3，且贴片单元3与渐变槽线14形成的开槽形状符合连续指数分布，圆形槽线13的右侧与渐变槽线14的左侧固定连接，贴片单元3包括有贴片斜边31和寄生贴片32，寄生贴片32为与渐变槽开口的两个开口末端15通过集总电阻2分别相连的两个相对放置的金属贴片，寄生贴片32可以改善天线带宽，通常采用矩形，采用了贴片斜边31是指数形状的直角三角形贴片，便于进一步提高天线的低频带宽，由于渐变槽的变化平缓且长度较短，导致槽末端开口较小，因此带宽有限，贴片斜边31采用了变化率较大的指数形状，通过与渐变槽开口末端15相连，由于贴片斜边31与渐变槽的形状变化都符合指数形状，因此等效的延长了渐变槽的长度，同时也相当于增加天线的长度，增大了槽的开口宽度，从而提高天线的低频带宽，本实施例中的天线长度L甚至小于天线宽度W，尺寸远小于普通的槽天线，渐变槽天线1的左侧固定连接有金属背板4。
其中，渐变槽天线1为制作在印刷电路板上的平面天线，采用介质基板为FR4，相对介电系数约为4.6，渐变槽天线1的长度L为20cm，宽度W为30cm，设计工作频率为200MHz~2GHz。
其中，集总电阻2为高精度贴片电阻，且位置略靠近渐变槽线14和贴片斜边31的一方，阻值不超过200欧姆。
其中，金属背板4位于天线馈电端垂直天线平面的方形接地金属平面上，金属背板4右侧的中部与微带线11的左侧固定连接，且金属背板4边长与微带线11的宽度一致，金属背板的目的是为天线提供地面，保证低频方向的方向系数和增益，因此尺寸不得小于天线尺寸，本实施例中采用与天线横向尺寸W一样的大小方形金属地面。
其中，渐变槽线14的变化平缓，长度不小于波长的四分之一，保证足够的馈电耦合效率，在本实施例中，仿真的E面和H面的增益与交叉极化结果，参考说明书附图图2-图6，可知200MHz时增益为-3.2dB，交叉极化大于45dB；500MHz时增益为2.2dB，交叉极化大于35dB；1000MHz时增益为3.9dB，交叉极化大于20dB；1500MHz时增益为4.7dB，交叉极化大于20dB；2000MHz时增益为3.9dB，交叉极化大于20dB。实测天线的全频段驻波如图7所示。结果可见1~2GHz驻波典型值小于1.5，200MHz~1GHz驻波典型值为2.5，天线在工作频段内具有良好的阻抗特性。
其中，渐变槽天线1为扇形微带线和圆形槽线馈电的指数型天线，渐变槽天线1的形状采用了经典的指数渐变槽天线的结构，即渐变槽的形状为指数形状，馈电方式采用扇形微带线-圆形槽线巴伦馈电，金属贴片为贴片斜边31指数形状的直角三角形，微带线11顶部的右侧与扇形短截线12固定连接，微带线11和扇形短截线12统称为扇形微带线，其位于渐变槽天线1的背面，圆形槽线13和渐变槽线14统称为槽线部分，其位于天线正面，圆形槽线13与渐变槽线14直接相连，而不需要等宽的过渡槽线，有利于进一步减小天线的长度，采用了指数线渐变率较小的渐变槽线，使其能够承担一部分馈电耦合的功能，从而减轻由于过渡槽线缺失导致的驻波恶化。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种小型低频超宽带天线，包括渐变槽天线（1），其特征在于：所述渐变槽天线（1）包括有微带线（11）、扇形短截线（12）、圆形槽线（13）、渐变槽线（14）和开口末端（15），所述开口末端（15）的数量为两个，两个所述开口末端（15）的右侧分别通过集总电阻（2）固定连接有贴片单元（3），且贴片单元（3）与渐渐变槽线（14）形成的开槽形状符合连续指数分布，所述圆形槽线（13）的右侧与渐变槽线（14）的左侧固定连接，所述贴片单元（3）包括有贴片斜边（31）和寄生贴片（32），所述寄生贴片（32）为与渐变槽开口的两个开口末端（15）通过集总电阻（2）分别相连的两个相对放置的金属贴片，所述渐变槽天线（1）的左侧固定连接有金属背板（4）。
2.根据权利要求1所述的一种小型低频超宽带天线，其特征在于：所述渐变槽天线（1）为制作在印刷电路板上的平面天线，采用介质基板为FR4，相对介电系数约为4.6，所述渐变槽天线（1）的长度L为20cm，宽度W为30cm，设计工作频率为200MHz~2GHz。
3.根据权利要求1所述的一种小型低频超宽带天线，其特征在于：所述集总电阻（2）为高精度贴片电阻，且位置略靠近渐变槽线（14）和贴片斜边（31）的一方，阻值不超过200欧姆。
4.根据权利要求1所述的一种小型低频超宽带天线，其特征在于：所述金属背板（4）位于天线馈电端垂直天线平面的方形接地金属平面上，所述金属背板（4）右侧的中部与微带线（11）的左侧固定连接，且金属背板（4）边长与微带线（11）的宽度一致。
5.根据权利要求1所述的一种小型低频超宽带天线，其特征在于：所述渐变槽线（14）的变化平缓，长度不小于波长的四分之一。
6.根据权利要求1所述的一种小型低频超宽带天线，其特征在于：所述渐变槽天线（1）为扇形微带线和圆形槽线馈电的指数型天线，金属贴片为贴片斜边（31）指数形状的直角三角形，所述微带线（11）顶部的右侧与扇形短截线（12）固定连接。
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Cited By (2)
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| CN114447587A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-06 | 华为技术有限公司 | 天线、天线模组和电子设备 |
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