基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，包括一个单面覆铜介质板以及刻蚀在其上的缝隙天线；所述缝隙天线包括一个共面波导馈线及两个多模缝隙谐振器；所述共面波导馈线由两条信号传输缝隙、中间导带和金属地组成；两个多模缝隙谐振器相对称的设置在共面波导馈线两侧，并分别通过槽线段与信号传输缝隙相连；每一个多模缝隙谐振器又由两个以槽线段相对称的矩形缝隙谐振器组成，且多模缝隙谐振器整体呈“工”字型结构。天线尺寸紧凑，结构简单，剖面低，加工方便，价格低廉且易于与其他微波电路集成。该双频天线包括三个谐振频率，可完全覆盖WLAN的所有频段，通过调节不同的设计模型的尺寸可有效调节天线的工作频率和性能。

【技术实现步骤摘要】
基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线
本专利技术涉及微波通信
，尤其涉及一种共面波导馈电的双频WLAN缝隙天线。
技术介绍
1887年,德国科学家赫兹用实验验证了电磁波的存在后,人类就进入了开发使用电磁波的时代。无线通信在社会工作生活中迅速发展,无线应用设备也与日俱增,而天线,作为无线通信系统中不可或缺的部分,也受到了研宄者越来越多的关注。到了21世纪,随着无线技术的不断向前推进，室内无线网络逐渐普及，同时工作在WLAN(无线局域网络)所有频段的天线越来越受到重视，而且共面波导馈电的缝隙天线因具有易集成、低剖面及尺寸紧凑等优点受到了广泛的研究及应用。然而目前应用于室内WLAN的天线要么不能同时覆盖WLAN的全部频段(2.4/5.2/5.8GHz)，要么具有较大的尺寸且反射系数10dB的带宽也较窄，要么不属于平面结构，从而使集成与加工的难度增加，不便于推广使用。鉴于此，设计一种能同时覆盖WLAN的所有频段，同时具备易集成、价格低廉、低剖面的平面缝隙天线具有十分重要的研究意义和使用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低剖面、易集成、价格低廉及易于加工的基于共面波导馈电的能同时覆盖WLAN所有频段的双频缝隙天线。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案具体如下：一种基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，包括一个单面覆铜介质板以及刻蚀在其上的缝隙天线；所述缝隙天线包括一个共面波导馈线及两个多模缝隙谐振器；所述共面波导馈线由两条信号传输缝隙、中间导带和金属地组成；两个多模缝隙谐振器相对称的设置在共面波导馈线两侧，并分别通过槽线段与信号传输缝隙相连；每一个多模缝隙谐振器又由两个以槽线段相对称的矩形缝隙谐振器组成，且多模缝隙谐振器整体呈“工”字型结构。优选的是，所述矩形缝隙谐振器由一根第二槽线，一根第三槽线，一根第四槽线，一根第五槽线，一根第六槽线，一根第七槽线，一根第八槽线，一根第九槽线，一根第十槽线和一根第十一槽线组成；两个矩形缝隙谐振器通过一根第一槽线相连；所述第二槽线的一端与第一槽线相连形成两个第一L型结构；所述第三槽线的两端分别与两个第二槽线的另一端和第四槽线的一端连接形成第一U型结构；所述第五槽线分别与第四槽线的另一端和第六槽线的一端形成第二U型结构，所述第六槽线的另一端与第七槽线的一端相连形成第二L型结构；所述第七槽线的另一端与第八槽线的中段相连，第八槽线、第九槽线、第十槽线及第十一槽线首尾相连形成矩形缝隙结构。优选的是，所述第二槽线与第六槽线段等长，第三槽线和第四槽线等长，第十一槽线和第九槽线等长。优选的是，所述第一U型结构、第二U型结构中的每个转角均为直角；第一L型结构、第二L型结构的转角为直角。优选的是，所述信号传输缝隙的长度L1为14.25mm，宽度g1为0.15mm。优选的是，所述单面附铜介质板的板材为单层罗杰斯R4003C，其相对介电常数为3.38，厚度为0.8mm，铜厚为0.18mm。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：天线尺寸紧凑，结构简单，剖面低，加工方便，价格低廉且易于与其他微波电路集成。该双频天线包括三个谐振频率，可完全覆盖WLAN的所有频段，通过调节不同的设计模型的尺寸可有效调节天线的工作频率和性能。附图说明：图1是本专利技术的双频缝隙天线的平面结构及尺寸示意图；图2是本专利技术双频缝隙天线的缝隙辐射面的结构示意图；图3是本专利技术双频缝隙天线的反射系数示意图；图4a是本专利技术2.4GHz下E面和H面方向图；图4b是本专利技术5.2GHz下E面和H面方向图。具体实施方式：为进一步阐述本专利技术为达到上述目的所采取的技术手段和功效，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。如图1所示，一种基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，包括一个单面覆铜介质板以及刻蚀在其上的缝隙天线；缝隙天线包括一个共面波导馈线2及两个多模缝隙谐振器1；共面波导馈线2由两条信号传输缝隙21、中间导带22和金属地组成；两个多模缝隙谐振器1相对称的设置在共面波导馈线2两侧关于线AA’对称，并分别通过槽线段与信号传输缝隙21相连；每一个多模缝隙谐振器1又由两个以槽线段相对称的矩形缝隙谐振器组成，且多模缝隙谐振器1整体呈“工”字型结构。缝隙天线刻蚀在由金属铜102和介质板101组成的单面附铜介质板上，金属铜102位于介质板101的上面，图中点状填充部分为金属铜102。单面附铜介质板的板材为单层罗杰斯R4003C，其相对介电常数为3.38，厚度为0.8mm，铜厚为0.18mm。如图2所示，多模缝隙谐振器1包括一根第一槽线11，两根第二槽线12，两根第三槽线13，两根第四槽线14，两根第五槽线15，两根第六槽线16，两根第七槽线17，两根第八槽线18，两根第九槽线19，两根第十槽线20和两根第十一槽线21组成；两根第二槽线12分别与第一槽线11的两端相连形成两个第一L型结构，两根第三槽线13的两端分别与两个第二槽线12的一端和两个第四槽线14的一端连接形成第一U型结构，两根第五槽线15分别与两根第四槽线14的另一端和两根第六槽线16的一端形成第二U型结构，两根第六槽线16的另一端与第七槽线17的一端相连形成第二L型结构；第七槽线17的另一端与第八槽线18的中段相连，第八槽线18、第九槽线19、第十槽线20及第十一槽线21首尾相连形成矩形缝隙结；上述所述槽线段共同组成一个终端开路的“工”字型缝隙谐振器。特别地，第二槽线12与第六槽线16段等长，第三槽线段13和第四槽线段14等长，第十一槽线段21和第九槽线段19等长。在本实施例中，两个U型结构的每个转角均为直角，且构成每个U型结构的第三槽线段13和第五槽线段15等长；第一L型结构、第二L型结构的转角为直角；所述的槽线均为在单面附铜介质板上开设的镂空缝隙。如图1图2所示，单个缝隙谐振器的第一槽线11的长度为L01，第二槽线12的长度为L02，两根第三槽线13的长度为L03，两根第六槽线16的长度为L06且之间相距d06的距离，第七槽线17的长度为L07且与第一槽线11之间的垂直距离为d07,第九槽线19的长度为L19且与第三槽线13的垂直距离为d09,第十槽线10与第三槽线13之间的垂直距离也为d10，d10与d09的尺寸相同。通过改变共面波导第一馈线的长度L00的参数可优化反射系数，通过改变上述各槽线段的长度可调整缝隙谐振器的谐振频率，当L01，L02和L03的尺寸增加时天线的谐振频率降低，研究表明这三个尺寸对天线的谐振频率及反射系数的10dB带宽影响比较大。结合图所示，本专利技术所述双频缝隙天线优选的尺寸如表1所示：W27.03L036.3g20.15L28.15L045.6g30.15L114.25d070.36L020.76d1.2d090.28g10.15L015.2d060.36表1本专利技术所述的双频缝隙WLAN天线优选实施例的尺寸在本实施例中，单面附铜介质板的长度L优选为28.15mm，宽度W优选为27.03mm。单面附铜介质板的长度和宽度可以随着天线各部分尺寸的变化而变化。如图3所示，图3是本专利技术双频WLAN缝隙天线的反射系数的示意图。可以看出，所述的缝隙天线有两个工作频段，其中心频率分别为2.4和5.5GHz,相对带宽分别为8％和15％。天线工作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，其特征在于：包括一个单面覆铜介质板以及刻蚀在其上的缝隙天线；所述缝隙天线包括一个共面波导馈线(2)及两个多模缝隙谐振器(1)；所述共面波导馈线(2)由两条信号传输缝隙(21)、中间导带(22)和金属地组成；两个多模缝隙谐振器(1)相对称的设置在共面波导馈线(2)两侧，并分别通过槽线段与信号传输缝隙(21)相连；每一个多模缝隙谐振器(1)又由两个以槽线段相对称的矩形缝隙谐振器组成，且多模缝隙谐振器(1)整体呈“工”字型结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，其特征在于：包括一个单面覆铜介质板以及刻蚀在其上的缝隙天线；所述缝隙天线包括一个共面波导馈线(2)及两个多模缝隙谐振器(1)；所述共面波导馈线(2)由两条信号传输缝隙(21)、中间导带(22)和金属地组成；两个多模缝隙谐振器(1)相对称的设置在共面波导馈线(2)两侧，并分别通过槽线段与信号传输缝隙(21)相连；每一个多模缝隙谐振器(1)又由两个以槽线段相对称的矩形缝隙谐振器组成，且多模缝隙谐振器(1)整体呈“工”字型结构。2.根据权利要求1所述的基于共面波导馈电的“工”字型双频缝隙天线，其特征在于：所述矩形缝隙谐振器由一根第二槽线(12)，一根第三槽线(13)，一根第四槽线(14)，一根第五槽线(15)，一根第六槽线(16)，一根第七槽线(17)，一根第八槽线(18)，一根第九槽线(19)，一根第十槽线(20)和一根第十一槽线(21)组成；两个矩形缝隙谐振器通过一根第一槽线(11)相连；所述第二槽线(12)的一端与第一槽线(11)相连形成两个第一L型结构；所述第三槽线(13)的两端分别与两个第二槽线(12)的另一端和第四槽线(14)的一端连接形成第一U型结构；所述第五槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟娜，徐世周，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41