双频缝隙天线的谐振模式分析方法技术

本发明专利技术公开一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，所述双频缝隙天线包括多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器组成，该多模缝隙谐振器的结构关于对称轴左右对称。本发明专利技术所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法基于奇偶模原理，通过分析双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的电场分布，即可分析出双频缝隙天线的各个谐振模式的谐振频率和谐振阶数。此外，本发明专利技术所述双频缝隙天线不仅设计尺寸小、加工简单成本低廉，而且利用一个多模缝隙谐振器通过共面波导馈电，实现了天线的双频特性。

Resonant mode analysis of dual frequency slot antennas

The resonant mode of the invention discloses a dual band slot antenna analysis method, the dual band slot antenna includes a multimode gap resonator, the resonator multimode gap by folding slot resonators and coplanar waveguide stepped impedance resonator. The structure of the multimode resonator gap on symmetry axis. Resonant mode the dual band slot antenna analysis method based on the principle of parity, the electric field distribution analysis of multimode resonator dual band slot antenna in the slot, you can analyze resonant frequency and resonant modes of each order of the number of dual band slot antenna. In addition, the dual frequency slot antenna of the invention not only has the advantages of small design, simple processing and low cost, but also realizes the dual frequency characteristic of the antenna by using a multimode slot resonator fed by a coplanar waveguide.

【技术实现步骤摘要】
双频缝隙天线的谐振模式分析方法
本专利技术涉及射频微波通信
，尤其涉及一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法。
技术介绍
在天线设计中，如果仅仅利用单个谐振模式，则通常只能实现单频窄带天线设计，而有效利用多个谐振模式则可以实现多频、宽频天线设计。天线结构一般比较复杂，设计者通常只能借助于电磁仿真软件来优化天线的各个尺寸参数。目前常用的天线模式分析方法为特征模法，但是特征模法对设计者的理论基础要求很高，并且仿真软件的有效操作也是特征模法分析的重要基础，因此特征模法具有一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，基于奇偶模原理，通过分析双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的电场分布，即可分析出双频缝隙天线的各个谐振模式的谐振频率和谐振阶数。为实现上述目的，本专利技术提供一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，所述双频缝隙天线包括多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器组成，该多模缝隙谐振器的结构关于对称轴a-a'左右对称，所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法包括：利用两个激励端口对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励使该多模缝隙谐振器产生四个谐振频率fFSLR0、fCSIR0、fCSIR1和fFSLR2；通过奇偶模理论沿对称轴a-a'分解多模缝隙谐振器来获得在偶模条件下和奇模条件下的等效电路模型，其中：在偶模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为开路，根据折叠缝隙谐振器在fFSLR0的沿线电场分布，判断折叠缝隙谐振器等效为开路λ/2非均匀传输线谐振器，并且判断fFSLR0为折叠缝隙谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fFSLR2的沿线电场分布的波数，判断fFSLR2为折叠缝隙谐振器的二阶高次谐振频率；在奇模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为短路，根据共面波导阶梯阻抗谐振器在fCSIR0的沿线电场分布，判断共面波导阶梯阻抗谐振器等效为短路λ/4非均匀传输线谐振器，并且判断fCSIR0为共面波导阶梯阻抗谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fCSIR1的沿线电场分布的波数，判断fCSIR1为共面波导阶梯阻抗谐振器的一阶谐振频率。优选的，所述双频缝隙天线刻蚀在介质基板上，该介质基板的上表面敷设有金属层作为金属射频地，所述共面波导阶梯阻抗谐振器通过金属线与金属射频地连接，并且通过一个末端为T形结构的共面波导馈线给多模缝隙谐振器馈电。优选的，所述共面波导阶梯阻抗谐振器为由所述折叠缝隙谐振器包围住的部分介质基板，且通过一个宽度为S1的金属线与金属射频地连接。优选的，所述多模缝隙谐振器连接有第一激励端口P1和第二激励端口P2，第一激励端口P1和第二激励端口P2均为微带馈线。优选的，所述折叠缝隙谐振器由一根第一槽线、两根第二槽线、两根第三槽线、两根第四槽线以及两根第五槽线组成，其中，两根第二槽线的一端各自垂直连接在第一槽线的两端形成直角U型结构，其中一根第三槽线的一端和其中一根第五槽线的一端各自垂直连接在其中一根第四槽线的两端形成一个准直角U型结构，其中另一根第三槽线的一端和其中另一根第五槽线的一端各自垂直连接在其中另一根第四槽线的两端形成一个准直角U型结构，两根第三槽线的另一端垂直连接在两根第二槽线的另一端。优选的，所述折叠缝隙谐振器的两根第四槽线位于两根第二槽线之间且相互平行，两根第四槽线相互靠近且通过金属线隔开，第一槽线、第三槽线和第五槽线相互平行且通过部分介质基板隔开形成所述共面波导阶梯阻抗谐振器。优选的，所述折叠缝隙谐振器的第一槽线的中部位置向下垂直方向开设有第六槽线，该第六槽线的一端连通至第一槽线的中部位置，第六槽线的另一端向下延伸并连接至介质基板的一条长边缘。优选的，所述共面波导馈线包括第一馈线和第二馈线，所述第二馈线的一端垂直连接至第一馈线的中部位置形成T形结构，所述第一馈线内置于所述缝隙谐振器的第一槽线中，所述第二馈线内置于第六槽线中，使T形结构的共面波导馈线给多模缝隙谐振器馈电。相较于现有技术，本专利技术所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法基于奇偶模原理，通过分析双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的电场分布，即可分析出双频缝隙天线的各个谐振模式的谐振频率和谐振阶数。此外，本专利技术所述双频缝隙天线不仅设计尺寸小、加工简单成本低廉，而且利用一个多模缝隙谐振器通过共面波导馈电，实现了天线的双频特性。附图说明图1是本专利技术双频缝隙天线的整体结构及尺寸示意图；图2是本专利技术双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的结构示意图；图3是多模缝隙谐振器开设有槽线的结构示意图；图4是本专利技术双频缝隙天线中的共面波导馈线的结构示意图；图5是利用微带线对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励的结构图；图6是利用微带线对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励馈电弱耦合激励后的传输响应示意图；图7为多模缝隙谐振器在四个谐振频率时的电场分布示意图；图8是折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器的传输线等效模型以及多模谐振器四个谐振模式的沿线电场分布图。本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1所示，图1是本专利技术双频缝隙天线的整体结构及尺寸示意图。在本实施例中，本专利技术提出的双频缝隙天线包括一个多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由一个折叠缝隙谐振器(FSLR)1和一个共面波导阶梯阻抗谐振器(CSIR)2组成，并且该共面波导阶梯阻抗谐振器2通过一个宽度为S1的金属线5与金属射频地(Ground)4连接，通过一个末端为T形结构的共面波导馈线3(简称CPW馈线3)给该多模缝隙谐振器馈电，可以实现一个双频天线。所述双频缝隙天线刻蚀在介质基板10上，所述介质基板10的上表面敷设有金属层，例如敷铜金属层作为金属射频地4(图1中的金属射频地4是指没有被多模缝隙谐振器包围的那部分金属层)。所述介质基板10具体的板材类型为单层金属FR4板材、厚度为1.6mm、介电常数为4.4。参考图2所示，图2是本专利技术双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的结构示意图。在本实施例中，所述多模缝隙谐振器由一个折叠缝隙谐振器1和一个共面波导阶梯阻抗谐振器2组成，且关于该多模缝隙谐振器的轴中心线左右对称。所述折叠缝隙谐振器1包括一根第一槽线21、两根第二槽线22、两根第三槽线23、两根第四槽线24以及两根第五槽线25。两根第二槽线22的一端各自垂直连接在第一槽线21的两端形成直角U型结构，其中一根第三槽线23的一端和其中一根第五槽线25的一端各自垂直连接在其中一根第四槽线24的两端形成一个准直角U型结构，其中另一根第三槽线23的一端和其中另一根第五槽线25的一端各自垂直连接在其中另一根第四槽线24的两端形成一个准直角U型结构，两根第三槽线23的另一端垂直连接在两根第二槽线22的另一端，两根第四槽线24位于两根第二槽线22之间且相互平行，两根第四槽线24相互靠近且通过金属线5隔开。第一槽线21、第三槽线23和第五槽线25相互平行且通过部分介质基板10隔开形成共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，其特征在于，所述双频缝隙天线包括多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器组成，该多模缝隙谐振器的结构关于对称轴a‑a'左右对称，所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法包括：利用两个激励端口对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励使该多模缝隙谐振器产生四个谐振频率fFSLR0、fCSIR0、fCSIR1和fFSLR2；通过奇偶模理论沿对称轴a‑a'分解多模缝隙谐振器来获得在偶模条件下和奇模条件下的等效电路模型，其中：在偶模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a‑a'的位置处等效为开路，根据折叠缝隙谐振器在fFSLR0的沿线电场分布，判断折叠缝隙谐振器等效为开路λ/2非均匀传输线谐振器，并且判断fFSLR0为折叠缝隙谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fFSLR2的沿线电场分布的波数，判断fFSLR2为折叠缝隙谐振器的二阶高次谐振频率；在奇模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a‑a'的位置处等效为短路，根据共面波导阶梯阻抗谐振器在fCSIR0的沿线电场分布，判断共面波导阶梯阻抗谐振器等效为短路λ/4非均匀传输线谐振器，并且判断fCSIR0为共面波导阶梯阻抗谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fCSIR1的沿线电场分布的波数，判断fCSIR1为共面波导阶梯阻抗谐振器的一阶谐振频率。...

【技术特征摘要】
1.一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，其特征在于，所述双频缝隙天线包括多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器组成，该多模缝隙谐振器的结构关于对称轴a-a'左右对称，所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法包括：利用两个激励端口对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励使该多模缝隙谐振器产生四个谐振频率fFSLR0、fCSIR0、fCSIR1和fFSLR2；通过奇偶模理论沿对称轴a-a'分解多模缝隙谐振器来获得在偶模条件下和奇模条件下的等效电路模型，其中：在偶模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为开路，根据折叠缝隙谐振器在fFSLR0的沿线电场分布，判断折叠缝隙谐振器等效为开路λ/2非均匀传输线谐振器，并且判断fFSLR0为折叠缝隙谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fFSLR2的沿线电场分布的波数，判断fFSLR2为折叠缝隙谐振器的二阶高次谐振频率；在奇模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为短路，根据共面波导阶梯阻抗谐振器在fCSIR0的沿线电场分布，判断共面波导阶梯阻抗谐振器等效为短路λ/4非均匀传输线谐振器，并且判断fCSIR0为共面波导阶梯阻抗谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在fCSIR1的沿线电场分布的波数，判断fCSIR1为共面波导阶梯阻抗谐振器的一阶谐振频率。2.如权利要求1所述的双频缝隙天线的谐振模式分析方法，其特征在于，所述双频缝隙天线刻蚀在介质基板上，该介质基板的上表面敷设有金属层作为金属射频地，所述共面波导阶梯阻抗谐振器通过金属线与金属射频地连接，并且通过一个末端为T形结构的共面波导馈线给多模缝隙谐振器馈电。3.如权利要求2所述的双频缝隙天线的谐振模式分析方法，其特征在于，所述共面波导阶梯阻抗谐振器为由所述折叠缝隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭彪，邓力，李书芳，张贯京，葛新科，张红治，
申请(专利权)人：深圳市景程信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44