一种多频微带天线及其阻抗匹配调节方法技术

本发明专利技术公开了一种多频微带天线及其阻抗匹配调节方法。包括：介质板、探针、条形金属、金属贴片；条形金属印制在介质板上表面；探针穿过介质板连接条形金属的一端，另一端连接馈电端口。所述阻抗配调节方法通过改变探针位置以及条形金属的位置、长度实现宽频比范围的多频天线的阻抗匹配。本发明专利技术的优点在于：可同时在两频段实现极好的阻抗匹配，可实现单端口输出、输入多个频段信号的功能，同时天线可实现双馈馈电，圆极化性能良好，设计结构简单，实现过程高效，对两层介质的材料参数与外形参数无特殊要求，工程易实现，实现频比范围广的双频天线设计，同时该方法具有普适性，可用于双馈设计，也可用于单馈设计。

A multi frequency microstrip antenna and its impedance matching adjustment method

The invention discloses a multi frequency microstrip antenna and an impedance matching adjustment method thereof. Including: dielectric plate, probe, strip metal, metal patch; strip metal printed on the surface of the dielectric plate; probe through the dielectric plate to connect one end of the strip metal, the other end to connect the feed port. The impedance matching adjustment method realizes the impedance matching of the multi-frequency antenna with a wide frequency ratio range by changing the probe position and the position and length of the strip metal. The invention has the advantages of realizing excellent impedance matching in two frequency bands at the same time, realizing the functions of single port output and multiple frequency bands input, and realizing double-fed feeding by antenna, good circular polarization performance, simple design structure, high efficiency of realizing process, and no special effects on material parameters and shape parameters of two-layer medium. Requirements, the project is easy to implement, to achieve a wide range of frequency ratio of dual-band antenna design, while the method is universal, can be used for double-fed design, but also can be used for single-fed design.

【技术实现步骤摘要】
一种多频微带天线及其阻抗匹配调节方法
本专利技术属于天线
，特别涉及一种多频微带天线及其阻抗匹配调节方法。
技术介绍
天线是无线通信系统中的重要组成部分，具有将传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波的能力。微带天线是一种重要的天线形式，通过辐射贴片进行电磁波的收发，结构简单性能良好。随着天线的不断发展，一种多频微带天线被提出。该形式的天线能同时工作在两种不同的频段，辐射圆极化波，同时不同频段的信号通过同一个端口与射频前端进行通信。近四十年来，国内外的学者们研究并完善多频微带天线的理论与设计。其中一种主要的设计方式是通过采用叠层微带天线的形式实现，两层微带贴片各自工作在不同频段，上层天线通过探针直连的方式进行馈电，下层天线通过孔耦合的方式进行馈电。探针的位置与多个频段的阻抗匹配有着必然的联系，为了实现多个频段的阻抗匹配，如下几种方式被提出：一、通过移动上层贴片的位置实现上下贴片同时匹配，该方法主要缺陷为上层贴片偏移下层贴片中心影响其天线辐射性能，另一方面该方法无法用于圆极化性能更好的双馈设计；二、对贴片进行开槽加载等处理实现匹配，同样该方法影响天线的辐射性能，也无法用于双馈设计；三、折中处理，该方法无法同时实现两频段匹配良好，影响辐射性能；四、优化上下层介质板的材料参数与外形参数，进而实现多个频段同时匹配，该方法的主要缺陷为实现过程耗时、低效、工作量较大，且无法保证优化出的材料为工程加工中可获取的。目前，对于多频微带天线，仍旧需要一种高效的设计方法，既能保证天线的辐射性能，又具有工程易实现性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种新型多频微带天线设计方法。本专利技术采取的技术方案如下：一种多频微带天线，包括：金属地板1、双馈馈电网络2、介质板A3、金属贴片A4、介质板B5、金属贴片B6、两根探针A7、两根探针B8、条形金属A9和条形金属B10；所述金属地板1上表面安装双馈馈电网络2；所述介质板A3安装在双馈馈电网络2表面；所述金属贴片A4面积小于介质板A3，金属贴片A4印制在介质板A3表面；所述介质板B5面积小于金属贴片A4，介质板B5安装在金属贴片A4表面；所述金属贴片B6面积小于介质板B5，金属贴片B6印制在介质板B5表面；所述介质板A3表面开有两个垂直贯穿介质板A3的开孔，该开孔用于放置两根探针A7；所述介质板B5表面开有两个垂直贯穿介质板B5的开孔，该开孔用于放置两根探针B8；所述金属贴片A4表面开有条形槽，条形金属A9、条形金属B10和条形槽的形状匹配，但条形金属A9和条形金属B10的面积小于条形槽，条形金属A9和条形金属B10通过条形槽的中空部分与介质板A3连接，条形金属A9和条形金属B10不与金属贴片A4接触；所述两根探针A7顶端分别与条形金属A9和条形金属B10的一端连接，两根探针B8底端与条形金属A9和条形金属B10的另一端连接。两根探针A7底端与双馈馈电网络2连接，两根探针B8顶端与金属贴片B6连接。进一步地，所述金属贴片A4四周延伸调谐支节A11，其延伸不超过介质板A3的边。进一步地，所述金属贴片B6四周延伸调谐支节B12，其延伸不超过介质板B5的边。一种基于上述多频微带天线的阻抗匹配调节方法，在设计天线时通过改变探针A7与探针B8在介质板A3和介质板B5中的位置，条形金属A9和条形金属B10的位置长度随之变化，实现多频段同时匹配调节。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：可同时在两频段实现极好的阻抗匹配，设计结构简单，实现过程高效，对两层介质的材料参数与外形参数无特殊要求，工程易实现，可实现任意频比的双频天线设计，同时该方法具有普适性，可用于双馈设计，也可用于单馈设计。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的金属贴片A的俯视图；图3为本专利技术实施例的金属贴片B的俯视图；图4为本专利技术实施例的天线反射系数曲线图；图5为本专利技术实施例中天线第一谐振频率频率所对应的x-z面辐射方向图；图6为本专利技术实施例中天线第二谐振频率频率所对应的x-z面辐射方向图；图7为本专利技术实施例中调节上层辐射结构匹配时天线反射系数曲线图；图8为本专利技术实施例中调节下层辐射结构匹配时天线反射系数曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术做进一步详细说明。如图1、2、3所示，一种多频微带天线，包括：金属地板1、双馈馈电网络2、介质板A3、金属贴片A4、介质板B5、金属贴片B6、两根探针A7、两根探针B8、条形金属A9、条形金属B10；所述金属地板1与双馈馈电网络2面积相同，金属地板1上表面安装双馈馈电网络2；所述介质板A3面积小于双馈馈电网络2，介质板A3安装在双馈馈电网络2表面；所述金属贴片A4面积小于介质板A3，金属贴片A4印制在介质板A3表面；所述介质板B5面积小于金属贴片A4，介质板B5安装在金属贴片A4表面；所述金属贴片B6面积小于介质板B5，金属贴片B6印制在介质板B5表面；所述介质板A3表面开有两个垂直贯穿介质板A3的开孔，该开孔用于放置两根探针A7；所述介质板B5表面开有两个垂直贯穿介质板B5的开孔，该开孔用于放置两根探针B8；所述金属贴片A4表面开有条形槽，条形金属A9、条形金属B10和条形槽的形状匹配，但条形金属A9和条形金属B10的面积小于条形槽，条形金属A9和条形金属B10通过条形槽的中空部分与介质板A3连接，条形金属A9和条形金属B10不与金属贴片A4接触；所述两根探针A7顶端分别与条形金属A9和条形金属B10的一端连接，两根探针B8底端与条形金属A9和条形金属B10的另一端连接。两根探针A7底端与双馈馈电网络2连接，两根探针B8顶端与金属贴片B6连接。如图2所示，所述金属贴片A4四周延伸调谐支节A11。如图3所示，所述金属贴片B6四周延伸调谐支节B12。所述探针A7与探针B8的位置取决于最初的设计；可以通过改变探针A7与探针B8在介质板A3和介质板B5中的位置，实现多频段同时匹配良好。对于设计双馈微带天线，条形金属A9和条形金属B10最优选的方案是位于对角线上，或者金属贴片A4的边的中垂线上；对于设计单馈微带天线，完全取决于最初的设计，需要不同位置也不同，本专利技术实例为双馈微带天线。本专利技术实施例在中心频率时天线的反射系数曲线如图4所示，天线在1.268GHz与1.558GHz产生谐振，反射系数在-30dB以下，匹配良好。本专利技术实施例谐振频率1.268GHz所对应的X-Z平面右旋圆极化辐射方向图如图5所示，法向右旋圆极化增益4.2dB，天线在1.268GHz圆极化性能优良。本专利技术实施例谐振频率1.558GHz所对应的的X-Z平面右旋圆极化辐射方向图如图6所示，法向右旋圆极化增益4.9dB，天线在1.558GHz圆极化性能优良。本专利技术实施例通过新型匹配结构，单独调节1.268GHz处匹配如图7所示，可在保持1.558GHz处匹配情况良好的前提下，改变1.268GHz处的匹配情况。本专利技术实施例通过新型匹配结构，单独调节1.558GHz处匹配如图8所示，可在保持1.268GHz处匹配情况良好的前提下，改变1.558GHz处的匹配情况。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多频微带天线，其特征在于，包括：金属地板(1)、双馈馈电网络(2)、介质板A(3)、金属贴片A(4)、介质板B(5)、金属贴片B(6)、两根探针A(7)、两根探针B(8)、条形金属A(9)和条形金属B(10)；所述金属地板(1)上表面安装双馈馈电网络(2)；所述介质板A(3)安装在双馈馈电网络(2)表面；所述金属贴片A(4)面积小于介质板A(3)，金属贴片A(4)印制在介质板A(3)表面；所述介质板B(5)面积小于金属贴片A(4)，介质板B(5)安装在金属贴片A(4)表面；所述金属贴片B(6)面积小于介质板B(5)，金属贴片B(6)印制在介质板B(5)表面；所述介质板A(3)表面开有两个垂直贯穿介质板A(3)的开孔，该开孔用于放置两根探针A(7)；所述介质板B(5)表面开有两个垂直贯穿介质板B(5)的开孔，该开孔用于放置两根探针B(8)；所述金属贴片A(4)表面开有条形槽，条形金属A(9)、条形金属B(10)和条形槽的形状匹配，但条形金属A(9)和条形金属B(10)的面积小于条形槽，条形金属A(9)和条形金属B(10)通过条形槽的中空部分与介质板A(3)连接，条形金属A(9)和条形金属B(10)不与金属贴片A(4)接触；所述两根探针A(7)顶端分别与条形金属A(9)和条形金属B(10)的一端连接，两根探针B(8)底端与条形金属A(9)和条形金属B(10)的另一端连接；两根探针A(7)底端与双馈馈电网络(2)连接，两根探针B(8)顶端与金属贴片B(6)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种多频微带天线，其特征在于，包括：金属地板(1)、双馈馈电网络(2)、介质板A(3)、金属贴片A(4)、介质板B(5)、金属贴片B(6)、两根探针A(7)、两根探针B(8)、条形金属A(9)和条形金属B(10)；所述金属地板(1)上表面安装双馈馈电网络(2)；所述介质板A(3)安装在双馈馈电网络(2)表面；所述金属贴片A(4)面积小于介质板A(3)，金属贴片A(4)印制在介质板A(3)表面；所述介质板B(5)面积小于金属贴片A(4)，介质板B(5)安装在金属贴片A(4)表面；所述金属贴片B(6)面积小于介质板B(5)，金属贴片B(6)印制在介质板B(5)表面；所述介质板A(3)表面开有两个垂直贯穿介质板A(3)的开孔，该开孔用于放置两根探针A(7)；所述介质板B(5)表面开有两个垂直贯穿介质板B(5)的开孔，该开孔用于放置两根探针B(8)；所述金属贴片A(4)表面开有条形槽，条形金属A(9)、条形金属B(10)和条形槽的形状匹配，但条形金属A(9)和条形金属B(10)的面积小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘锦，杨非，吴祖兵，文述波，郭富维，杨德强，
申请(专利权)人：成都北斗天线工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51