CN211017400U - 一种基于ebg结构加载l型功分器的缝隙耦合天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，该天线由三层天线单元构成，辐射单元采用非对称式耶路撒冷十字型辐射单元结构，它的四个臂与四个矩形贴片连接，不仅能够调谐天线的中心频率，使天线阻抗匹配更好，而且拓宽了工作频带，提高了天线的增益。微带功分馈线为一个一分二的功分器，可以通过单端口对两个H型缝隙同时馈电，解决了双端口馈电时产生的端口互耦问题。EBG结构表面能够形成一个高阻抗面，使得电磁波无法继续传播，所以将EBG结构加载于缝隙耦合天线，可以起到消除天线所产生的表面波，增加天线的带宽和增益，降低天线后向辐射的作用。该天线的工作频带满足了3.26‑3.6GHz的5G频段要求。

Description

一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，具体是一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对无线通信系统的性能要求越来越高。天线作为通信系统的最主要元件，对它的性能自然也有了更严格的要求，其中就包括天线辐射方向的定向性(应用场合)，高增益等。多层微带天线具有结构简单，高增益，定向性好等诸多优点，是当今天线研究的一个重要方向。

近年来，缝隙耦合天线在5G频段中的广泛应用吸引了大量的研究，而EBG结构能够很好的改善天线的定向性，所以在微带天线的基础上，如果采用基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合馈电的方式，则对于天线的增益，定向性会有更大的改善。而且这种天线结构体积小，易集成，应用前景更加广泛。

Sreekala Suseela等人发表的文献《Compact wearable bent slot antennawith compact EBG for wearable applications》，文章中设计出一种基于EBG结构的缝隙天线，该天线的频段为2.36-2.54GHz，其最大辐射增益为0dB，存在带宽较窄，增益较低等问题；王小毅等人在发表的《一种耦合馈电的双频圆极化缝隙天线的设计》中设计了一款缝隙耦合馈电天线，该天线的工作频段为1.415-1.505GHz和2.825-2.890GHz，两个频段的最大辐射增益均为3dB,存在带宽较窄，增益较低等问题。因此设计出一种定向性好、增益高的基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线具有重大的意义。

实用新型内容

针对现有技术的不足，我们提出一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线。

本实用新型拟解决所述技术问题的技术方案是：设计一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，该天线由三层天线单元构成，其中第一层天线单元包括第一介质基板、左辐射单元矩形贴片、上辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片、十字型辐射水平单元臂、十字型辐射竖直单元臂；十字型辐射水平单元臂的两端分别与左辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片的相同部位非对称的衔接，十字型辐射竖直单元臂的两端分别与上辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片的相同部位非对称的衔接；左辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片的尺寸相同且均与十字型辐射竖直单元臂平行，上辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片的尺寸相同且均与十字型辐射水平单元臂平行；十字型辐射竖直单元臂与十字型辐射水平单元臂的尺寸相同且两者从中点呈垂直相交，构成十字形；左辐射单元矩形贴片与上辐射单元矩形贴片的尺寸相同，左辐射单元矩形贴片的长度小于十字型辐射竖直单元臂的长度但两者宽度相等；左辐射单元矩形贴片、上辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片、十字型辐射水平单元臂、十字型辐射竖直单元臂均设置在第一介质基板的上表面上，构成非对称式耶路撒冷十字辐射单元；

第二层天线单元包括第二金属贴片、第二介质基板、切角、左上H型缝隙、右下H型缝隙和功分器；所述第二介质基板的右上角存在切角，切角为一个等腰直角三角形；在除切角之外的第二介质基板的上表面上覆盖有第二金属贴片，第二金属贴片的形状和尺寸与第二介质基板的上表面的形状和尺寸相同；在第二金属贴片的左侧靠上的位置横向设置有左上H型缝隙，在第二金属贴片的右侧靠下的位置竖直设置有右下H型缝隙，左上H型缝隙与右下H型缝隙沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称分布；功分器位于第二介质基板的上表面上的下表面上且整体沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置，功分器包括功分器矩形传输线输入端口、第一功分器矩形传输线支路、第二功分器矩形传输线支路、第一功分器阻抗匹配段矩形传输线、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线、第一功分器矩形阻抗转换器传输线、第二功分器矩形阻抗转换器传输线；功分器矩形传输线输入端口为一边长位于切角的斜边上的矩形，与该边长平行的对应的边长位于第二介质基板上，功分器矩形传输线输入端口的最右端的角向左水平衔接第一功分器矩形传输线支路，功分器矩形传输线输入端口的最下端的角向下竖直衔接第二功分器矩形传输线支路，第一功分器矩形传输线支路、第二功分器矩形传输线支路均为直线型且尺寸相等；第一功分器矩形传输线支路的末端水平衔接第一功分器阻抗匹配段矩形传输线，第二功分器矩形传输线支路的末端竖直衔接第二功分器阻抗匹配段矩形传输线，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线的尺寸相等且呈“L”型，其中第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的“L”型的长边水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路的末端连接，其短边竖直朝下，第二功分器阻抗匹配段矩形传输线与第一功分器阻抗匹配段矩形传输线沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f竖直的衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端上，第二功分器矩形阻抗转换器传输线水平的衔接在第二功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端，第一功分器矩形阻抗转换器传输线、第二功分器矩形阻抗转换器传输线的尺寸相等且呈“L”型，第一功分器矩形阻抗转换器传输线的“L”型的长边的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端，其短边水平朝左布置；第二功分器矩形阻抗转换器传输线与第一功分器矩形阻抗转换器传输线f沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；

第三层天线单元包括第三介质基板、第三金属贴片和金属化过孔和接地面，第三介质基板的上表面设置有五排五列矩阵排布的第三金属贴片，每个第三金属贴片的尺寸相同且间距相等，每个第三金属贴片的中心位置上设置有一个金属化过孔，第三介质基板的背面被接地面完全覆盖；

第一层天线单元与第二层天线单元的间距为5.2mm，第二层天线单元与第三层天线单元的间距为15.8mm，第一层天线单元、第二层天线单元、第三层天线单元从上到下依次布置，每一层的上表面朝上，层与层之间填充泡沫；

第一层天线单元的中心在第二层天线单元的中心的沿第二介质基板右上角与左下角的对角线左下方向偏移3mm的位置；

第一层天线单元的中心在第三层天线单元的中心沿第三介质基板右上角与左下角的对角线左下方向偏移2mm的位置。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

1.本天线采用基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合馈电方式，微带功分馈线与辐射贴片距离较大，这就有效减小了馈线馈电对辐射贴片的影响；相比于共面波导馈电方式，缝隙耦合馈电方式更有利于增加天线带宽。

2.辐射单元采用非对称式耶路撒冷十字型辐射单元结构，它的四个臂与四个矩形贴片连接，不仅能够调谐天线的中心频率，使天线阻抗匹配更好，而且拓宽了工作频带，提高了天线的增益。

3.微带功分馈线为一个一分二的功分器，可以通过单端口对两个H型缝隙同时馈电，解决了双端口馈电时产生的端口互耦问题。

4.EBG结构表面能够形成一个高阻抗面，使得电磁波无法继续传播，所以将EBG结构加载于缝隙耦合天线，可以起到消除天线所产生的表面波，增加天线的带宽和增益，降低天线后向辐射的作用。

5.本天线的工作频带满足了3.26-3.6GHz的5G频段要求，且在其工作频带内定向性较好，同时制作成本较低。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的第一层天线单元的上表面结构示意图。

图2是本实用新型一种实施例的第二层天线单元的上表面结构示意图。

图3是本实用新型一种实施例的第二层天线单元的下表面结构示意图。

图4是本实用新型一种实施例的第三层天线单元的上表面结构示意图。

图5是本实用新型实施例1所得天线的反射系数曲线图。

图6是本实用新型实施例1所得天线的在3.44GHz的辐射方向图。

具体实施方式

下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。

本实用新型提供了一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线(简称天线，参见图1-4)，其特征在于该天线由三层天线单元构成，其中第一层天线单元包括第一介质基板1、左辐射单元矩形贴片2、上辐射单元矩形贴片3、右辐射单元矩形贴片4、下辐射单元矩形贴片5、十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b；十字型辐射水平单元臂a的两端分别与左辐射单元矩形贴片2、右辐射单元矩形贴片4的相同部位非对称的衔接，十字型辐射竖直单元臂b的两端分别与上辐射单元矩形贴片3、下辐射单元矩形贴片5的相同部位非对称的衔接；左辐射单元矩形贴片2、右辐射单元矩形贴片4的尺寸相同且均与十字型辐射竖直单元臂b平行，上辐射单元矩形贴片3、下辐射单元矩形贴片5的尺寸相同且均与十字型辐射水平单元臂a平行；十字型辐射竖直单元臂b与十字型辐射水平单元臂a的尺寸相同且两者从中点呈垂直相交，构成十字形。左辐射单元矩形贴片2与上辐射单元矩形贴片3的尺寸相同，左辐射单元矩形贴片2的长度小于十字型辐射竖直单元臂b的长度但两者宽度相等。左辐射单元矩形贴片2、上辐射单元矩形贴片3、右辐射单元矩形贴片4、下辐射单元矩形贴片5、十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b均设置在第一介质基板1的上表面上，构成非对称式耶路撒冷十字辐射单元。

第二层天线单元包括第二金属贴片5、第二介质基板6、切角7、左上H型缝隙8、右下H型缝隙9和功分器；所述第二介质基板6的右上角存在切角7，切角7为一个等腰直角三角形；在除切角7之外的第二介质基板6的上表面上覆盖有第二金属贴片5，第二金属贴片5的形状和尺寸与第二介质基板6的上表面的形状和尺寸相同；在第二金属贴片5的左侧靠上的位置横向设置有左上H型缝隙8，在第二金属贴片5的右侧靠下的位置竖直设置有右下H型缝隙9，左上H型缝隙8与右下H型缝隙9沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称分布。功分器位于第二介质基板6的上表面上的下表面上且整体沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置，功分器包括功分器矩形传输线输入端口c、第一功分器矩形传输线支路d、第二功分器矩形传输线支路d₁、第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁、第一功分器矩形阻抗转换器传输线f、第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁；功分器矩形传输线输入端口c为一边长位于切角7的斜边上的矩形，与该边长平行的对应的边长位于第二介质基板6上，功分器矩形传输线输入端口c的最右端的角向左水平衔接第一功分器矩形传输线支路d，功分器矩形传输线输入端口c的最下端的角向下竖直衔接第二功分器矩形传输线支路d₁，第一功分器矩形传输线支路d、第二功分器矩形传输线支路d₁均为直线型且尺寸相等；第一功分器矩形传输线支路d的末端水平衔接第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e，第二功分器矩形传输线支路d₁的末端竖直衔接第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁的尺寸相等且呈“L”型，其中第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的“L”型的长边e₃水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路d的末端连接，其短边e₂竖直朝下，第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁与第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f竖直的衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的末端上，第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁水平的衔接在第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁的末端，第一功分器矩形阻抗转换器传输线f、第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁的尺寸相等且呈“L”型，第一功分器矩形阻抗转换器传输线f的“L”型的长边f₃的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的末端，其短边f₂水平朝左布置；第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁与第一功分器矩形阻抗转换器传输线f沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置。

第三层天线单元包括第三介质基板g、第三金属贴片h和金属化过孔n和接地面，第三介质基板g的上表面设置有五排五列矩阵排布的第三金属贴片h，每个第三金属贴片h的尺寸相同且间距相等，每个第三金属贴片h的中心位置上设置有一个金属化过孔n(可采用铜柱实现，嵌入介质基板中，且不破坏接地面)，第三介质基板g的背面被接地面完全覆盖。

第一层天线单元与第二层天线单元的间距为5.2mm，第二层天线单元与第三层天线单元的间距为15.8mm，第一层天线单元、第二层天线单元、第三层天线单元从上到下依次布置，每一层的上表面朝上，层与层之间填充泡沫。

第一层天线单元的中心在第二层天线单元的中心的沿第二介质基板6右上角(即切角7的直角)与左下角的对角线左下方向偏移3mm的位置。

第一层天线单元的中心在第三层天线单元的中心沿第三介质基板g右上角与左下角的对角线左下方向偏移2mm的位置。

实施例1

本实施例提供一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线(简称天线，参见图1-4)，其特征在于该天线由三层天线单元构成，其中第一层天线单元包括第一介质基板1、左辐射单元矩形贴片2、上辐射单元矩形贴片3、右辐射单元矩形贴片4、下辐射单元矩形贴片5、十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b；十字型辐射水平单元臂a的两端分别与左辐射单元矩形贴片2、右辐射单元矩形贴片4的相同部位非对称的衔接，十字型辐射竖直单元臂b的两端分别与上辐射单元矩形贴片3、下辐射单元矩形贴片5的相同部位非对称的衔接；左辐射单元矩形贴片2、右辐射单元矩形贴片4的尺寸相同且均与十字型辐射竖直单元臂b平行，上辐射单元矩形贴片3、下辐射单元矩形贴片5的尺寸相同且均与十字型辐射水平单元臂a平行；十字型辐射竖直单元臂b与十字型辐射水平单元臂a的尺寸相同且两者从中点呈垂直相交，构成十字形。左辐射单元矩形贴片2与上辐射单元矩形贴片3的尺寸相同，左辐射单元矩形贴片2的长度小于十字型辐射竖直单元臂b的长度但两者宽度相等。左辐射单元矩形贴片2、上辐射单元矩形贴片3、右辐射单元矩形贴片4、下辐射单元矩形贴片5、十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b均设置在第一介质基板1的上表面上，构成非对称式耶路撒冷十字辐射单元；且第一层的中心与十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b的相交点重合。

第二层天线单元包括第二金属贴片5、第二介质基板6、切角7、左上H型缝隙8、右下H型缝隙9和功分器；所述第二介质基板6的右上角存在切角7，切角7为一个等腰直角三角形；在除切角7之外的第二介质基板6的上表面上覆盖有第二金属贴片5，第二金属贴片5的形状和尺寸与第二介质基板6的上表面的形状和尺寸相同；在第二金属贴片5的左侧靠上的位置横向设置有左上H型缝隙8，在第二金属贴片5的右侧靠下的位置竖直设置有右下H型缝隙9，左上H型缝隙8与右下H型缝隙9沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称分布。功分器位于第二介质基板6的上表面上的下表面上且整体沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置，功分器包括功分器矩形传输线输入端口c、第一功分器矩形传输线支路d、第二功分器矩形传输线支路d₁、第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁、第一功分器矩形阻抗转换器传输线f、第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁；功分器矩形传输线输入端口c为一边长位于切角7的斜边上的矩形，与该边长平行的对应的边长位于第二介质基板6上，功分器矩形传输线输入端口c的最右端的角向左水平衔接第一功分器矩形传输线支路d，功分器矩形传输线输入端口c的最下端的角向下竖直衔接第二功分器矩形传输线支路d₁，第一功分器矩形传输线支路d、第二功分器矩形传输线支路d₁均为直线型且尺寸相等；第一功分器矩形传输线支路d的末端水平衔接第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e，第二功分器矩形传输线支路d₁的末端竖直衔接第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁的尺寸相等且呈“L”型，其中第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的“L”型的长边e₃水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路d的末端连接，其短边e₂竖直朝下，第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁与第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f竖直的衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的末端上，第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁水平的衔接在第二功分器阻抗匹配段矩形传输线e₁的末端，第一功分器矩形阻抗转换器传输线f、第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁的尺寸相等且呈“L”型，第一功分器矩形阻抗转换器传输线f的“L”型的长边f₃的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的末端，其短边f₂水平朝左布置；第二功分器矩形阻抗转换器传输线f₁与第一功分器矩形阻抗转换器传输线f沿第二介质基板6的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置。

第三层天线单元包括第三介质基板g、第三金属贴片h和金属化过孔n和接地面，第三介质基板g的上表面设置有五排五列矩阵排布的第三金属贴片h，每个第三金属贴片h的尺寸相同且间距相等，每个第三金属贴片h的中心位置上设置有一个金属化过孔n(可采用铜柱实现，嵌入介质基板中，且不破坏接地面)，第三介质基板g的背面被接地面完全覆盖。

第一层天线单元与第二层天线单元的间距为5.2mm，第二层天线单元与第三层天线单元的间距为15.8mm，第一层天线单元、第二层天线单元、第三层天线单元从上到下依次布置，每一层的上表面朝上，层与层之间填充泡沫。

第一层天线单元的中心在第二层天线单元的中心的沿第二介质基板6右上角(即切角7的直角)与左下角的对角线左下方向偏移3mm的位置。

第一层天线单元的中心在第三层天线单元的中心沿第三介质基板g右上角与左下角的对角线左下方向偏移2mm的位置。

第一介质基板1、第二介质基板6、第三介质基板g的形状为矩形，采用相对介电常数为4.4的FR-4板材，第一介质基板1的尺寸是65.9mm×66.2mm×1.6mm；第二介质基板6的尺寸是73mm×73mm×1.5mm(包括切角7)；第三介质基板g的尺寸是94mm×94mm×1.6mm。

左辐射单元矩形贴片2与右辐射单元矩形贴片4的对称轴位于第一介质基板1的纵向中心线的左侧2mm的位置；上辐射单元矩形贴片3与下辐射单元矩形贴片5的对称轴位于第一介质基板1的横向中心线的上方2mm的位置；十字型辐射水平单元臂a、十字型辐射竖直单元臂b的长度为43.5mm，宽度为3.3mm；左辐射单元矩形贴片2、上辐射单元矩形贴片3、右辐射单元矩形贴片4、下辐射单元矩形贴片5长度为29.1mm，宽度为3.3mm。

第二介质基板6的右上角上的切角7的斜边长度为4mm,左上H型缝隙8的两条竖直缝隙尺寸(81、83)相同且与第二介质基板6的左右边缘平行设置，两者的中部对称的衔接在一条水平缝隙82的两端；左侧的竖直缝隙的左侧距离第二介质基板6的左侧边缘的距离为6mm，左侧的竖直缝隙的上部距离第二介质基板6的上部边缘的距离为13mm。

功分器矩形传输线输入端口c的位于切角7的斜边上的边长为宽，为4mm，其长为7.2mm；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f的“L”型的长边f₃的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的末端，其短边f₂水平朝左布置，第一功分器矩形阻抗转换器传输线f的短边f₂的左侧到第二介质基板6左边缘的距离为10mm，其上部到第二介质基板6上边缘的距离为29mm，且该部分的长度为6.5mm，宽度为0.9mm；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f的长边f₃的长度为12mm，宽度为0.9mm；第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的“L”型的长边e₃水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路d的末端连接，其短边e₂竖直朝下，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线e的“L”型的长边e₃的长度为10mm，宽度为1.5mm，其短边e₂的长度为9mm，宽度1.5mm；第一功分器矩形传输线支路d的长度为32mm，宽度为0.6mm。

第三金属贴片h的尺寸为18mm×18mm，金属化过孔的直径为1.36mm。

图5为本实施例所得天线的反射系数曲线，从图6中可以看出天线在3.26-3.6GHz频段内的反射系数小于-10dB，满足5G工作频带的要求。

图6为本实施例所得天线在3.44GHz时对应的天线辐射方向图，图中E为电场，H为磁场，从图中可以看出本实施例所得天线的辐射方向图在3.44GHz频率下的前向辐射增益可以达到7.1dB，后向辐射增益为-19dB，后向增益低，表明该天线具有良好的定向性，较强的方向性。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，该天线由三层天线单元构成，其中第一层天线单元包括第一介质基板、左辐射单元矩形贴片、上辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片、十字型辐射水平单元臂、十字型辐射竖直单元臂；十字型辐射水平单元臂的两端分别与左辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片的相同部位非对称的衔接，十字型辐射竖直单元臂的两端分别与上辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片的相同部位非对称的衔接；左辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片的尺寸相同且均与十字型辐射竖直单元臂平行，上辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片的尺寸相同且均与十字型辐射水平单元臂平行；十字型辐射竖直单元臂与十字型辐射水平单元臂的尺寸相同且两者从中点呈垂直相交，构成十字形；左辐射单元矩形贴片与上辐射单元矩形贴片的尺寸相同，左辐射单元矩形贴片的长度小于十字型辐射竖直单元臂的长度但两者宽度相等；左辐射单元矩形贴片、上辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片、十字型辐射水平单元臂、十字型辐射竖直单元臂均设置在第一介质基板的上表面上，构成非对称式耶路撒冷十字辐射单元；

第二层天线单元包括第二金属贴片、第二介质基板、切角、左上H型缝隙、右下H型缝隙和功分器；所述第二介质基板的右上角存在切角，切角为一个等腰直角三角形；在除切角之外的第二介质基板的上表面上覆盖有第二金属贴片，第二金属贴片的形状和尺寸与第二介质基板的上表面的形状和尺寸相同；在第二金属贴片的左侧靠上的位置横向设置有左上H型缝隙，在第二金属贴片的右侧靠下的位置竖直设置有右下H型缝隙，左上H型缝隙与右下H型缝隙沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称分布；功分器位于第二介质基板的上表面上的下表面上且整体沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置，功分器包括功分器矩形传输线输入端口、第一功分器矩形传输线支路、第二功分器矩形传输线支路、第一功分器阻抗匹配段矩形传输线、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线、第一功分器矩形阻抗转换器传输线、第二功分器矩形阻抗转换器传输线；功分器矩形传输线输入端口为一边长位于切角的斜边上的矩形，与该边长平行的对应的边长位于第二介质基板上，功分器矩形传输线输入端口的最右端的角向左水平衔接第一功分器矩形传输线支路，功分器矩形传输线输入端口的最下端的角向下竖直衔接第二功分器矩形传输线支路，第一功分器矩形传输线支路、第二功分器矩形传输线支路均为直线型且尺寸相等；第一功分器矩形传输线支路的末端水平衔接第一功分器阻抗匹配段矩形传输线，第二功分器矩形传输线支路的末端竖直衔接第二功分器阻抗匹配段矩形传输线，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线、第二功分器阻抗匹配段矩形传输线的尺寸相等且呈“L”型，其中第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的“L”型的长边水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路的末端连接，其短边竖直朝下，第二功分器阻抗匹配段矩形传输线与第一功分器阻抗匹配段矩形传输线沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；第一功分器矩形阻抗转换器传输线f竖直的衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端上，第二功分器矩形阻抗转换器传输线水平的衔接在第二功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端，第一功分器矩形阻抗转换器传输线、第二功分器矩形阻抗转换器传输线的尺寸相等且呈“L”型，第一功分器矩形阻抗转换器传输线的“L”型的长边的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端，其短边水平朝左布置；第二功分器矩形阻抗转换器传输线与第一功分器矩形阻抗转换器传输线f沿第二介质基板的右上角与左下角的对角线呈轴对称布置；

第三层天线单元包括第三介质基板、第三金属贴片和金属化过孔和接地面，第三介质基板的上表面设置有五排五列矩阵排布的第三金属贴片，每个第三金属贴片的尺寸相同且间距相等，每个第三金属贴片的中心位置上设置有一个金属化过孔，第三介质基板的背面被接地面完全覆盖；

第一层天线单元与第二层天线单元的间距为5.2mm，第二层天线单元与第三层天线单元的间距为15.8mm，第一层天线单元、第二层天线单元、第三层天线单元从上到下依次布置，每一层的上表面朝上，层与层之间填充泡沫；

第一层天线单元的中心在第二层天线单元的中心的沿第二介质基板右上角与左下角的对角线左下方向偏移3mm的位置；

第一层天线单元的中心在第三层天线单元的中心沿第三介质基板右上角与左下角的对角线左下方向偏移2mm的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板的形状为矩形，采用相对介电常数为4.4的FR-4板材，第一介质基板的尺寸是65.9mm×66.2mm×1.6mm；第二介质基板的尺寸是73mm×73mm×1.5mm；第三介质基板的尺寸是94mm×94mm×1.6mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，左辐射单元矩形贴片与右辐射单元矩形贴片的对称轴位于第一介质基板的纵向中心线的左侧2mm的位置；上辐射单元矩形贴片与下辐射单元矩形贴片的对称轴位于第一介质基板的横向中心线的上方2mm的位置；十字型辐射水平单元臂、十字型辐射竖直单元臂的长度为43.5mm，宽度为3.3mm；左辐射单元矩形贴片、上辐射单元矩形贴片、右辐射单元矩形贴片、下辐射单元矩形贴片长度为29.1mm，宽度为3.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，第二介质基板的右上角上的切角的斜边长度为4mm,左上H型缝隙的两条竖直缝隙尺寸相同且与第二介质基板的左右边缘平行设置，两者的中部对称的衔接在一条水平缝隙的两端；左侧的竖直缝隙的左侧距离第二介质基板的左侧边缘的距离为6mm，左侧的竖直缝隙的上部距离第二介质基板的上部边缘的距离为13mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，功分器矩形传输线输入端口的位于切角的斜边上的边长为宽，为4mm，其长为7.2mm；第一功分器矩形阻抗转换器传输线的“L”型的长边的上端竖直衔接在第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的末端，其短边水平朝左布置，第一功分器矩形阻抗转换器传输线的短边的左侧到第二介质基板左边缘的距离为10mm，其上部到第二介质基板上边缘的距离为29mm，且该部分的长度为6.5mm，宽度为0.9mm；第一功分器矩形阻抗转换器传输线的长边的长度为12mm，宽度为0.9mm；第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的“L”型的长边水平布置且其右端与第一功分器矩形传输线支路的末端连接，其短边竖直朝下，第一功分器阻抗匹配段矩形传输线的“L”型的长边的长度为10mm，宽度为1.5mm，其短边的长度为9mm，宽度1.5mm；第一功分器矩形传输线支路的长度为32mm，宽度为0.6mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于EBG结构加载L型功分器的缝隙耦合天线，其特征在于，第三金属贴片的尺寸为18mm×18mm，金属化过孔的直径为1.36mm。

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