栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线涉及一种缝隙天线，该天线由三个单极化天线(13)组成；每个天线(13)包括介质基板(1)、介质基板(1)上金属地(2)和辐射槽缝(3)、同轴馈线(4)；金属地(2)上有辐射槽缝(3)和多条平行栅缝(6)；辐射槽缝(3)一端短路，另一端开路；辐射槽缝(3)靠近开路端部分有数个电容(7)并联跨接在其边缘，形成低阻槽缝(8)；辐射槽缝(3)其余部分是高阻槽缝(9)，同轴馈线(4)外导体(5)与金属地(2)相连，同轴馈线(4)末端内导体(12)跨过高阻槽缝(9)在其边缘(11)，与金属地(2)连接。该天线多频带工作，可减少天线尺寸、交叉极化、遮挡和改善隔离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种槽缝天线，尤其是一种栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线。
技术介绍
槽缝天线是振子天线的对偶天线，有着广泛的应用。但是，普通的槽缝天线不仅辐射槽缝本身的长度要有二分之一波长，而且辐射槽缝周围还需要较大的金属地面积，通常金属地的长度比槽缝的长度大二分之一波长，金属地的宽度比槽缝的宽度大二分之一波长。多极化MIMO可以有效的提高频谱效率和信道容量，为了将MIMO技术可以应用到体积小的终端，需要把不同极化的天线共址放置。较大的金属地会对天线的辐射产生遮挡效应，使得槽缝天线不适合共址多输入多输出(MIMO)应用，特别是用作多极化天线使用时，大的金属地将导致天线的交叉极化变差、天线端口之间的隔离变差，这些都将导致频谱效率和信道容量的下降。同时槽缝的阻抗很大，还使得槽缝天线馈电传输线的阻抗匹配比较困难。同时现代通信的发展还要求天线可以多频带工作、并且两个频带可以分别调节。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提出一种栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线，该天线不仅可以有多个工作频带，而且多个频带可以分别调节；该天线可以减小辐射槽缝的长度和金属地的面积，而且具有抑制交叉极化、改善隔离、减小遮挡的作用。技术方案：本专利技术的栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线包括三个相互垂直放置的单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线；每个单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线包括介质基板、设置在介质基板上的金属地和辐射槽缝、同轴馈线；介质基板的一面是金属地，同轴馈线的外导体与金属地相贴连接；金属地上有辐射槽缝，辐射槽缝的形状是矩形，辐射槽缝位于金属地的中心；金属地上多条平行栅缝构成的栅缝阵列，栅缝的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝的四周，栅缝与辐射槽缝相互垂直；栅缝的一端短路；栅缝的另一端开路，位于介质基板的边缘；辐射槽缝的一端短路，另一端开路；在辐射槽缝靠近开路端部分，有数个电容并联跨接在辐射槽缝的两个边缘，使得辐射槽缝靠近开路端部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝；辐射槽缝的其余部分是高阻槽缝，高阻槽缝和低阻槽缝一起构成阶跃阻抗辐射槽缝，产生一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；金属化过孔穿越介质基板，一头与金属地相连，另一头在介质基板的另一面；同轴馈线的一端是天线的端口，同轴馈线另一端的内导体跨过高阻槽缝，在高阻槽缝的边缘，与金属地连接。改变介质基板的厚度、磁导率和介电常数，可以改变高阻槽缝和低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。改变低阻槽缝的长度、低阻槽缝在辐射槽缝中的位置，可以调节辐射槽缝的电长度，以实现不同程度的天线小型化，还可以改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。改变栅缝阵列中相邻栅缝的间距、栅缝的宽度、栅缝短路端离辐射槽缝的距离，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐射槽缝的电长度。改变加载电容的数量、容值和间距，可以调节低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。改变辐射槽缝的宽度，可以调节低阻槽缝和高阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。栅缝的电长度不应该取在四分之一，以避免引起谐振辐射，造成交叉极化的上升。电容并联加载到辐射槽缝的两个边缘，不仅使得槽缝传输线的特性阻抗降低至易于与馈电传输线匹配额，而且还降低了槽缝传输线的相速，使得半波长辐射槽缝的长度减小，实现辐射槽缝进而天线的小型化。栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率主要由辐射槽缝的谐振频率确定，但是金属地的尺寸、同轴馈线内导体与辐射槽缝连接的位置也可以对天线的工作频率和匹配程度进行调节。由于辐射槽缝既有低阻槽缝又有高阻槽缝，构成了阶跃阻抗的辐射槽缝，不仅使得天线小型化，减小了交叉极化，也减小了金属地的尺寸，改善隔离和降低了金属地的遮挡效应，而且还可以使得天线有多个工作频带，而且改变低阻槽缝与高阻槽缝的相对长度和阻抗，可以分别调整两个工作频带的位置。金属地上的栅缝对辐射槽缝形成周期性的加载，又使得辐射槽缝变成周期性的慢波结构，进一步减小了天线的电尺寸；同时由于栅缝的方向与辐射槽缝的方向垂直，抑制了金属地上沿辐射槽缝方向的电流，并且使得沿辐射槽缝方向的剩余的电流分布的更集中，从而减小了交叉极化的辐射，改善了天线端口之间的隔离，也减小了金属地的尺寸，降低了金属地的遮挡效应。由于辐射槽缝3是四分之一波长的谐振结构，比通常两端短路的二分之一波长的辐射槽缝长度要小一半，因此天线的整体尺寸也相应减少，遮挡效应进一步降低。有益效果：本专利技术的栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线的有益效果是，该天线可以减小整个天线的电尺寸、实现小型化，同时该天线不仅可以有多个频带，而且多个频带可以分别调节，还具有抑制天线的交叉极化、改善端口之间隔离，和减少金属地的遮挡的作用。附图说明图1为栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线整体结构示意图。图2为栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线中单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线的结构示意图。图中有：介质基板1、金属地2、辐射槽缝3、同轴馈线4、外导体5、栅缝6、电容7、低阻槽缝8、高阻槽缝9、端口10、边缘11、内导体12和单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线13。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术所采用的实施方案是：栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线包括三个相互垂直放置的单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线13；每个单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线13包括介质基板1、设置在介质基板1上的金属地2和辐射槽缝3、同轴馈线4；介质基板1的一面是金属地2，同轴馈线4的外导体5与金属地2相贴连接；金属地2上有辐射槽缝3，辐射槽缝3的形状是矩形，辐射槽缝3位于金属地2的中心；金属地2上多条平行栅缝6构成的栅缝6阵列，栅缝6的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝3的四周，栅缝6与辐射槽缝3相互垂直；栅缝6的一端短路；栅缝6的另一端开路，位于介质基板1的边缘；辐射槽缝3的一端短路，另一端开路；在辐射槽缝3靠近开路端部分，有数个电容7并联跨接在辐射槽缝3的两个边缘，使得辐射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线，其特征在于该天线包括三个相互垂直放置的单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线(13)；每个单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线(13)包括介质基板(1)、设置在介质基板(1)上的金属地(2)和辐射槽缝(3)、同轴馈线(4)；介质基板(1)的一面是金属地(2)，同轴馈线(4)的外导体(5)与金属地(2)相贴连接；金属地(2)上有辐射槽缝(3)，辐射槽缝(3)的形状是矩形，辐射槽缝(3)位于金属地(2)的中心；金属地(2)上多条平行栅缝(6)构成的栅缝(6)阵列，栅缝(6)的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝(3)的四周，栅缝(6)与辐射槽缝(3)相互垂直；栅缝(6)的一端短路；栅缝(6)的另一端开路，位于介质基板(1)的边缘；辐射槽缝(3)的一端短路，另一端开路；在辐射槽缝(3)靠近开路端部分，有数个电容(7)并联跨接在辐射槽缝(3)的两个边缘，使得辐射槽缝(3)靠近开路端部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝(8)；辐射槽缝(3)的其余部分是高阻槽缝(9)，高阻槽缝(9)和低阻槽缝(8)一起构成阶跃阻抗辐射槽缝(3)，产生一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；金属化过孔(7)穿越介质基板(1)，一头与金属地(2)相连，另一头在介质基板(1)的另一面；同轴馈线(4)的一端是天线的端口(10)，同轴馈线(4)另一端的内导体(12)跨过高阻槽缝(9)，在高阻槽缝(9)的边缘(11)，与金属地(2)连接。...
【技术特征摘要】
2016.04.08 CN 20161021874351.一种栅缝地同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线，其特征在于该天线
包括三个相互垂直放置的单极化的栅缝地电容加载阶跃阻抗天线(13)；每个单极化的
栅缝地电容加载阶跃阻抗天线(13)包括介质基板(1)、设置在介质基板(1)上的金
属地(2)和辐射槽缝(3)、同轴馈线(4)；介质基板(1)的一面是金属地(2)，同轴
馈线(4)的外导体(5)与金属地(2)相贴连接；金属地(2)上有辐射槽缝(3)，辐
射槽缝(3)的形状是矩形，辐射槽缝(3)位于金属地(2)的中心；金属地(2)上多
条平行栅缝(6)构成的栅缝(6)阵列，栅缝(6)的形状是矩形，栅缝位于辐射槽缝
(3)的四周，栅缝(6)与辐射槽缝(3)相互垂直；栅缝(6)的一端短路；栅缝(6)
的另一端开路，位于介质基板(1)的边缘；辐射槽缝(3)的一端短路，另一端开路；
在辐射槽缝(3)靠近开路端部分，有数个电容(7)并联跨接在辐射槽缝(3)的两个
边缘，使得辐射槽缝(3)靠近开路端部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝(8)；辐射
槽缝(3)的其余部分是高阻槽缝(9)，高阻槽缝(9)和低阻槽缝(8)一起构成阶跃
阻抗辐射槽缝(3)，产生一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；
金属化过孔(7)穿越介质基板(1)，一头与金属地(2)相连，另一头在介质基板(1)
的另一面；同轴馈线(4)的一端是天线的端口(10)，同轴馈线(4)另一端的内导体
(12)跨过高阻槽缝(9)，在高阻槽缝(9)的边缘(11)，与金属地(2)连接。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪新，倪蕤，殷晓星，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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