小型化超宽带天线制造技术

本发明专利技术提供一种小型化超宽带天线，包括介质基板，介质基板上下表面的金属贴片，上表面的金属贴片为天线贴片，下表面的金属贴片为微带馈线，天线贴片包括接地板、短枝节和长枝节，长、短枝节都包括内槽线和外槽线，接地板的中心设有一段竖直开槽的槽线，槽线的上方连接长枝节的内槽线，槽线的底部连接圆形槽，长、短枝节的外槽线和内槽线的边缘形状采用指数型过渡曲线，长枝节的外槽和短枝节的内槽之间形成一指数环形槽，本发明专利技术的整体空间结构紧凑，天线背板与馈线连接紧密，辐射单元依靠共面带线耦合供电的方式，满足相位要求的同时又节省尺寸，设计方便，天线增加指数环形槽来转移低频率点的辐射易于理解，小型化方案可复制性强。

Compact Ultra wideband antenna

The invention provides a miniaturized ultra wideband antenna includes a dielectric substrate, the substrate surface of the metal on the surface of the metal patch, patch antenna patch, the lower surface of the metal patch microstrip patch of the antenna feeder, including ground floor, short and long side side, long and short side are included in the slot line and the outer slot, slot line connection board is arranged in the center of a vertical slot, slot line connecting the long side above the slot, slot line is connected with the bottom of the circular groove, the outer slot line of long and short side and inner slot edge shape with the exponential transition curve, an annular groove is formed between the index in the long groove side slot and stub, the overall spatial structure of the invention has the advantages of compact structure, the antenna backplane is tightly connected with the feeder, the radiation unit rely on coplanar stripline coupling power supply mode, meet the requirements at the same time and phase The size is easy to design, and the antenna increases the index ring groove to transfer the radiation of low frequency point. It is easy to understand, and the miniaturization scheme is reproducible.

【技术实现步骤摘要】
小型化超宽带天线
本专利技术涉及平面印刷微带天线的小型化
，特别是针对超宽带天线如何利用增加指数环形槽结构实现小型化，同时不影响原有主结构辐射性能的技术。
技术介绍
随着无线通信技术的极大发展，人们对无线通信设备的便携性要求也越来越高，这就促使无线通信设备要朝着小型化方向发展。目前为止，行业内主要有四种手段解决上述问题：其一是采用高介电常数的介质板。其二是加载短路探针，其三是有源结构，其四是开槽开缝技术。第一种方法思路简单明了，天线谐振频率固定时其波长与成反比，故增大介质板的介电常数可以减小天线尺寸，但是电磁波在大介电常数的介质板上传输时能量衰减较大，从而使天线的增益和辐射效率降低，此外也会带来带宽出现变窄等其他不理想的结果。第二种方法是利用同轴馈电探针之间的耦合技术，增加的探针和微带天线一起可以构成并联谐振电路，从而可以使天线在原先阻抗不匹配的较低频率处实现阻抗匹配。由于阻抗匹配特性对短路探针的位置要求较高，从而给制造工艺增加很大的困难，且此技术使用场合较小。第三种方法不仅结构复杂而且有源结构的加入也会无形中增加设备的体积。第四种方法通过开槽开缝技术可以增大天线的有效谐振长度，从而天线可以辐射较低的谐振频率，此方法简单且效果较好，在工程中较为常见。于2011年发表的文章“AminiaturizedantipodalVivaldiantennawithimprovedradiationcharacteristics”使用了锥形开槽技术，不过改进后的天线尺寸为0.4λ0X0.69λ0(λ0是最低谐振频率所对应的波长)仍然比较大，此后的2015发表的文章“ANovelMiniaturizedVivaldiAntennaUsingTaperedSlotEdgewithResonantCavityStructureforUltra-wideBandApplications”在之前文献的基础上进行了改进，增加了一对谐振腔体来使天线的谐振频率进一步降低，尺寸缩减到了0.25λ0×0.43λ0,不过该方法存在一些不足，阻抗匹配对谐振腔体的大小和位置要求比较高，并且原天线结构必须有足够的预留空间来实现此功能，从而使其长度不可能进一步的缩短。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、馈电方便、容易加工的小型化超宽带天线，该天线不仅可以帮助实现天线小型化的目的，而且还可以增加带宽。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种小型化超宽带天线，包括介质基板，介质基板上下表面分别覆盖有金属贴片，上表面的金属贴片为天线贴片，下表面的金属贴片为微带馈线，天线贴片包括底部的接地板、接地板上方的短枝节和长枝节，所述短枝节和长枝节关于接地板的中心线左右对称，长枝节位于短枝节的上方，短枝节位于长枝节远离接地板中心线的外侧，所述长、短枝节都包括靠近接地板中心线的内槽线和远离接地板中心线的外槽线，接地板的中心设有一段竖直开槽的槽线，槽线的上方连接长枝节的内槽线，长枝节的外槽线、短枝节的外槽线和内槽线都连接于接地板的上方，槽线的底部连接圆形槽。所述微带馈线、接地板、槽线、圆形槽构成天线的馈电耦合单元；所述长枝节、短枝节构成天线的辐射单元；所述长、短枝节的外槽线和内槽线的边缘形状采用指数型过渡曲线，所述长枝节的外槽和短枝节的内槽之间形成一指数环形槽。长、短枝节为两条对称的共面带线，共面带线将能量耦合单元与辐射单元连接在一起，其边沿形状采用指数型过渡曲线，这主要是为了优化两者之间的阻抗匹配。中高频段由长枝节内槽线辐射，低频段由长枝节外槽和短枝节的内槽之间形成的指数环形槽辐射。作为优选方式，E1、E2、E3、E4分别为长枝节的内槽线、长枝节的外槽线、短枝节的内槽线、短枝节的外槽线的边沿修正曲线，曲线描述如下：E1：x＝±0.14*exp(0.172*(y-6))±0.01，(6mm≤y≤30mm)(1)E2：x＝±0.5*exp(0.22*(y-6))±2.3，(8.5mm≤y≤24mm)(2)E3：x＝±1.2*exp(0.22*(y-6))±5.3，(8.5mm≤y≤19mm)(3)E4：x＝±2.5*exp(0.24*(y-6)±8.5，(8.5mm≤y≤24mm)(4)作为优选方式，短枝节的外槽线和接地板的上端之间作挖空处理。这样是为了优化天线各部分之间的阻抗匹配和能量传导，实现整体良好的端口特性和辐射参数。作为优选方式，长枝节内槽线的末端作圆角处理。做圆角处理是为了优化天线各部分之间的阻抗匹配和能量传导，实现整体良好的端口特性和辐射参数作为优选方式，微带馈线采用侧向馈电。本专利技术的超宽带天线的原理是这样：传统天线的地板从馈线耦合的电流在长枝节的指数渐变内槽线E1上反向流动从而辐射电磁波，近端辐射高频，远端辐射低频。如果需要获得较低的频率则需要延长槽线的长度和宽度。这就增加了天线的尺寸，本专利技术在天线地板两侧开一对由长枝节外槽和短枝节的内槽形成的指数环形，通过适当调整指数曲线E2、E3的大小和位置可以增加低频辐射点，使得低频辐射点从传统的槽线末端转移至新增加的指数环形槽处，从而无需延长天线的长度即可实现辐射更低频率的目的。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在不破坏原有天线结构的前提下利用新增加的指数环形槽来转移新增加的低频谐振点从而实现小型化，这不同于传统的开槽开缝技术来实现引流，是一种完全新颖的实现小型化的方法。本专利技术的整体空间结构紧凑，天线背板与馈线连接紧密，辐射单元依靠共面带线耦合供电的方式，满足相位要求的同时又节省尺寸，设计方便。天线增加指数环形槽来增加低频谐振点的原理易于理解，小型化方案可复制性强。附图说明图1是本专利技术的主视图；图2是本专利技术的仰视图；图3是本专利技术的天线贴片的示意图；图4是天线引入指数环形槽与原天线端口S参数曲线的对比；图5是天线引入指数环形槽与原天线的增益曲线的对比；图6是天线在不同频点的方向图；图6-A为2.45GHz，图6-B为4GHz，图6-C为7GHz，图6-D为10GHz，左为E面，右为H面。1为介质基板，2为天线贴片，3为微带馈线，4为长枝节，5为短枝节，6为接地板，7为槽线，8是圆形槽，9为内槽线，10为外槽线，11为指数环形槽。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。一种小型化超宽带天线，本实施例采用平面印刷天线，包括介质基板1，介质基板1采用介电常数为4.4的FR4板材，介质基板上下表面分别覆盖有金属贴片，上表面的金属贴片为天线贴片2，下表面的金属贴片为微带馈线3，能量从下层贴片流入，通过耦合传导至上层金属。为方便说明，图中附带三维直角坐标轴。可知，天线位于xoy平面。天线贴片2包括底部的接地板6、接地板6上方的短枝节5和长枝节4，所述短枝节和长枝节关于接地板的中心线左右对称，长枝节位于短枝节的上方，短枝节位于长枝节远离接地板中心线的外侧，所述长、短枝节都包括靠近接地板中心线的内槽线9和远离接地板中心线的外槽线10，接地板6的中心设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化超宽带天线，其特征在于：包括介质基板(1)，介质基板上下表面分别覆盖有金属贴片，上表面的金属贴片为天线贴片，下表面的金属贴片为微带馈线(3)，天线贴片(2)包括底部的接地板(6)、接地板(6)上方的短枝节和长枝节，所述短枝节和长枝节关于接地板的中心线左右对称，长枝节位于短枝节的上方，短枝节位于长枝节远离接地板中心线的外侧，所述长、短枝节都包括靠近接地板中心线的内槽线和远离接地板中心线的外槽线，接地板(6)的中心设有一段竖直开槽的槽线(7)，槽线(7)的上方连接长枝节的内槽线，长枝节的内槽线、短枝节的外槽线和内槽线都连接于接地板(6)的上方，槽线(7)的底部连接圆形槽(8)；所述微带馈线(3)、接地板(6)、槽线(7)、圆形槽(8)构成天线的馈电耦合单元；所述长枝节(4)、短枝节(5)构成天线的辐射单元；所述长、短枝节的外槽线和内槽线的边缘形状采用指数型过渡曲线，所述长枝节的外槽和短枝节的内槽之间形成一指数环形槽。

【技术特征摘要】
1.一种小型化超宽带天线，其特征在于：包括介质基板(1)，介质基板上下表面分别覆盖有金属贴片，上表面的金属贴片为天线贴片，下表面的金属贴片为微带馈线(3)，天线贴片(2)包括底部的接地板(6)、接地板(6)上方的短枝节和长枝节，所述短枝节和长枝节关于接地板的中心线左右对称，长枝节位于短枝节的上方，短枝节位于长枝节远离接地板中心线的外侧，所述长、短枝节都包括靠近接地板中心线的内槽线和远离接地板中心线的外槽线，接地板(6)的中心设有一段竖直开槽的槽线(7)，槽线(7)的上方连接长枝节的内槽线，长枝节的内槽线、短枝节的外槽线和内槽线都连接于接地板(6)的上方，槽线(7)的底部连接圆形槽(8)；所述微带馈线(3)、接地板(6)、槽线(7)、圆形槽(8)构成天线的馈电耦合单元；所述长枝节(4)、短枝节(5)构成天线的辐射单元；所述长、短枝节的外槽线和内槽线的边缘形状采用指数型过渡曲线，所述长枝节的外槽和短枝节的内槽之间形成一指数...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德强，耿东东，肖花，王清松，曹飞飞，杨天明，孙凯，胡鉴中，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51