CN211743398U - 一种柔性的六边形超宽带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柔性的六边形超宽带天线，包括基板、天线贴片和共面波导接地面，所述的天线贴片为六边形贴片，天线贴片中部有挖槽，所述的挖槽位于六边形内，靠近天线的馈线处。与现有技术相比，本实用新型采用了共面波导馈电的馈电方式。该天线单元为一个六边形型天线，在贴片中部进行了挖槽处理，该挖槽接近于馈线与贴片连接处，可影响馈线对贴片的能量传导，从而影响天线频率带宽，具有超宽带性能，应用非常广泛。

Description

一种柔性的六边形超宽带天线

技术领域

本实用新型涉及一种无线通信天线，尤其是涉及一种柔性的六边形超宽带天线。

背景技术

随着世界无线通讯网络以及电子通讯产品的快速发展，作为无线通讯网络以及电子通讯产品中较为关键的一环，人们对天线性能需求也越来越高。

2013年2月，欧盟宣布将拨款5000万欧元致力于研发第五代移动通信技术(5G)，这一技术预计将于2020年开始推广面向商业化。5G技术的目标是将现有4G系统容量增加1000倍，将频谱和能量利用率以及传输速率增加10倍，也就是达到低移动环境下的10Gbits/s峰值速率和高移动环境下的1Gbits/s峰值速率。5G传输并不是4G网络的简单升级，而是利用诸如大规模天线阵列、毫米波、超密集小区组网等技术实现吉比特级用户速率体验的全新通信方式。目前，国际公认5G有三个主要技术发展方向：新型多天线传输、高密集网络和高频段传输。而高频段传输正是新型多天线传输中最重要的核心技术之一，也是本实用新型的主要研究对象。

第五代移动通信系统在不久后即将正式商用。其中5G的一个关键的指标就是更加高速的传输速率。而针对如何增加传输速率，主要有两种方法：增加频谱利用率、增加频谱带宽。增加频谱带宽比增加频谱利用率更加简单直接。但是在现有的5GHz以下的频段已经十分拥挤，几乎没有多少空白的频谱资源可供使用，因此，毫米波段技术便被提上了日程。

毫米波微带天线本身具有的毫米波段的特性十分明显，比如它的波长较短，频带很宽，在一些极端环境如雾天，雪天和尘埃下有比较好的传播特性。自从微带天线产生那天，它就已经受到了世界各地天线研究人员的广泛关注。毫米波段波长较短，因此天线尺寸可以做得很小，使结构更加紧凑。另外，毫米波段的天线可以产生更窄的波束宽度，提高分辨率和精度；降低地面多径效应和杂波回波水平，提高跟踪低仰角目标的能力；能够消除来自波束方向以外的干扰；提高天线的增益，降低对发射机峰值和平均功率的要求。

由于上述多种优点，使得毫米波的研究在通信、雷达、制导、遥感技术和射电天文学方面都有重大的意义

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的频段拥堵的缺陷而提供一种天线频率范围高、小尺寸的柔性的六边形超宽带天线。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种柔性的六边形超宽带天线，包括基板、天线贴片和共面波导接地面，所述的天线贴片为六边形贴片，天线贴片中部有挖槽，所述的挖槽位于六边形内，靠近天线的馈线处。

所述的挖槽为凸字形，凸出部分指向馈线。

所述的天线贴片为边缘经过切割处理的六边形贴片，带有缺口。

所述的被切割部分位于六边形的顶角处。

所述的缺口的顶角均为直角。

所述的共面波导接地面对称设置在天线的馈线两侧，形状为直角梯形。

所述的六边形贴片为不对称结构。

所述的基板材料为LCP。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)天线单元为一个六边形型天线，在贴片中部进行了挖槽处理，该挖槽接近于馈线与贴片连接处，可影响馈线对贴片的能量传导，从而影响天线频率带宽。

(2)对于贴片的六边形结构，通过改变其边缘结构以及进行一些切除处理，可以改变天线的电流分布，拓展天线频率范围。

(3)为了能够进一步的提高拓展天线频率范围，对共面波导接地面进行了渐变处理(具体为直角梯形)，改变天线接地面形状，使得一部分地板表面电流分布产生变化。

(4)天线的介质基板材料使用了液晶聚合物(LCP)。目前，在微波毫米波电路的领域，液晶高分子聚合物(LCP)作为一种新型的柔性基板材料，拥有着优异的使用前景。LCP具有许多优秀的特性，其中包括热膨胀系数低、成本低廉、损耗较小等优点，而且LCP的介电常数在足够宽的频率范围内都十分地稳定，这让LCP在低成本、高性能、小尺寸的器件设计中成为最佳选择。

尤其是在可穿戴领域，液晶聚合物(LCP)材料作为一种柔性材料，拥有极好的柔韧性，可以随意弯曲，覆在载体表面，因此有着极好和发展前景。

(4)共面波导作为一种性能优越、加工方便的微波平面传输线，在MMIC电路中正发挥越来越大的作用，尤其到了毫米波频段，共面波导更拥有微带线所不可比拟的性能优势。与常规的微带传输线相比，共面波导具有容易制作，容易实现无源、有源器件在微波电路中的串联和并联(不需要在基片上穿孔)，容易提高电路密度等优点。

(5)超宽带性能：本天线经过仿真测试，得到天线工作频率范围为5.2-42GHz，可以满足C波频段(4-8GHz)、WLAN(5.2-5.8GHz)、X波频段(8-12GHz)、Ku波频段(12-18GHz)、K波频段(18-27GHz)、Ka波频段(27-40GHz)以及5G毫米波频段，应用非常广泛。

附图说明

图1为本实施例天线的结构示意图；

图2为本实施例天线的S11仿真结果；

附图标记：

1为基板；2为天线贴片；3为馈线；4为共面波导接地面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种柔性的六边形超宽带天线，包括基板、天线贴片和共面波导接地面，天线贴片为六边形贴片，天线贴片中部有挖槽，挖槽位于六边形内，靠近天线的馈线处。

挖槽为凸字形，凸出部分指向馈线。

天线贴片顶角处边缘经过切割处理，带有缺口，缺口的顶角均为直角，具体地，其中一个缺口位于顶边的左端，为正方形，缺口的三条边位于六边形内；另外两个对称，位于左右两侧的顶角处，为直角三角形，两条直角边位于六边形内。

在介质基片的一个面上制作出中心导体带，并在紧邻中心导体带的两侧制作出导体平面，这样就构成了共面波导，又叫共面微带传输线。共面波导传播的是TEM波，没有截止频率。由于中心导体与导体平板位于同一平面内，因此，在共面波导上并联安装元器件很方便，用它可制成传输线及元件都在同一侧的单片微波集成电路。。共面波导由于具备小体积、轻重量和平面结构使得便于获得线极化、圆极化、双极化和多频段工作等优点，上述优点使其在现代无线通信中得到了广泛的应用。

共面波导作为一种性能优越、加工方便的微波平面传输线，在MMIC电路中正发挥越来越大的作用，尤其到了毫米波频段，共面波导更拥有微带线所不可比拟的性能优势。与常规的微带传输线相比，共面波导具有容易制作，容易实现无源、有源器件在微波电路中的串联和并联(不需要在基片上穿孔)，容易提高电路密度等优点。

本实施例共面波导接地面对称设置在天线的馈线两侧，形状为直角梯形。通过对共面波导结构进行渐变处理，可以显著增大天线有效工作频率范围，提高天线辐射性能。

介质基板材料使用了液晶聚合物(LCP)，拥有极好的柔韧性，可以随意弯曲，覆在载体表面。

如图2所示，经过仿真测试，得到天线工作频率范围为5.2-42GHz，可以满足C波频段(4-8GHz)、WLAN(5.2-5.8GHz)、X波频段(8-12GHz)、Ku波频段(12-18GHz)、K波频段(18-27GHz)、Ka波频段(27-40GHz)以及5G毫米波频段，应用非常广泛。

Claims (8)

1.一种柔性的六边形超宽带天线，包括基板、天线贴片和共面波导接地面，其特征在于，所述的天线贴片为六边形贴片，天线贴片中部有挖槽，所述的挖槽位于六边形内，靠近天线的馈线处。

2.根据权利要求1所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的挖槽为凸字形，凸出部分指向馈线。

3.根据权利要求1所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的天线贴片为边缘经过切割处理的六边形贴片，带有缺口。

4.根据权利要求3所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的被切割部分位于六边形的顶角处。

5.根据权利要求3所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的缺口的顶角均为直角。

6.根据权利要求1所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的共面波导接地面对称设置在天线的馈线两侧，形状为直角梯形。

7.根据权利要求1所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的六边形贴片为不对称结构。

8.根据权利要求1所述的一种柔性的六边形超宽带天线，其特征在于，所述的基板材料为LCP。

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