一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线制造技术

本发明专利技术涉及一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，包括介质基板和单极子天线。单极子天线包括主辐射单元、微带馈线、共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片。主辐射单元包括与微带馈线上端相连的纵向设置的辐射枝节一、与微带馈线上端右侧垂直相连的辐射枝节二、垂直连接在辐射枝节二右端上方的辐射枝节三、与微带馈线上端左侧垂直相连的辐射枝节四、垂直连接在辐射枝节四左端上方的辐射枝节五、垂直连接在辐射枝节五上端左侧的辐射枝节六以及垂直连接在辐射枝节六左端下方的辐射枝节七。本发明专利技术可同时覆盖X波段卫星通信频段、WLAN/WiMAX频段的通信要求，具有小型化、易集成、频带易控制等特点。

A compact four-band monopole antenna fed by coplanar waveguide

【技术实现步骤摘要】
一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线
本专利技术涉及天线
，具体涉及一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线。
技术介绍
无线通信技术的发展在人们的日常生活和工作中发挥的作用越来越大，随着小型化和多频化无线通信设备的应用越来越广泛，人们对于便携式无线通信设备产生了巨大的需求。天线作为无线电通信领域中不可或缺的部件之一，将对无线电应用系统性能的好坏产生最直接的影响。为了让便携式设备既拥有轻巧的外观，又能同时支持多种无线通信协议标准如无线局域网(WLAN)、全球微波互联接入技术(WiMAX)以及X波段卫星通信频段等等，天线的设计应该满足除了拥有简单的结构、紧凑的尺寸外，更能同时支持时下普遍应用的带宽这些优良特点。然而，在公开报道的文献中，只有极少量的多频带天线可同时支持X波段、WLAN和WiMAX的应用。并且，这些设计仍然存在一些实际问题，比如无法覆盖所有的X波段卫星通信频段、WLAN和WiMAX频段以及具有相对复杂的结构或大型的尺寸。此外，在许多的多频带天线设计中，单个设计参数的微小的变化总是能给两个或两个以上的共振频率同时带来影响，这无疑将增加多频带天线设计的困难性和复杂性。因此，基于X波段卫星通信频段、WLAN/WiMAX的应用，实现一款满足足够带宽、结构简单、尺寸紧凑、频带易于控制以及性能稳定的天线仍然是一个巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，该天线可同时覆盖X波段卫星通信频段、WLAN/WiMAX频段的通信要求，具有小型化、易集成、频带易于控制等特点。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，包括介质基板和印制在介质基板上表面的单极子天线。所述单极子天线包括自上向下依次设置在介质基板上的主辐射单元和微带馈线；所述微带馈线纵向设置，且微带馈线的左右两侧对称设置有共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片；所述主辐射单元包括与微带馈线上端相连的纵向设置的辐射枝节一、与微带馈线上端右侧垂直相连的辐射枝节二、垂直连接在辐射枝节二右端上方的辐射枝节三、与微带馈线上端左侧垂直相连的辐射枝节四、垂直连接在辐射枝节四左端上方的辐射枝节五、垂直连接在辐射枝节五上端左侧的辐射枝节六以及垂直连接在辐射枝节六左端下方的辐射枝节七。进一步的，所述介质基板采用FR4介质板，其介电常数为4.4，介电损耗为0.02。进一步的，所述微带馈线、共面波导左地面贴片、共面波导右地面贴片的底面均与介质基板的底面平齐。进一步的，所述微带馈线与共面波导左地面贴片、共面波导右地面贴片之间均设有间隙。进一步的，所述共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片的结构相同，均包括长方形的贴片主体和设置在贴片主体上端外侧的切角。进一步的，所述共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片的中下端外侧壁与介质基板的侧壁平齐。和现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术具有结构较简单，辐射特性好，制作成本低，易于集成等特点，适用于WLAN/WiMAX以及X波段卫星通信频段，而且本专利技术所述的天线的频带较宽，支持频段数较多，可完全覆盖住上述频段，且尺寸比同类型专利技术小。(2)本专利技术所述的天线的工作频段在2.24-2.85GHz、3.29-4.12GHz、5.13-6.24GHz、6.58-8.57GHz，满足2.4/5.2/5.8GHzWLAN和2.5/3.5/5.5GHzWiMAX以及X波段7.5/8GHz卫星通信频段的要求且各频段均可通过调节辐射枝节进行控制，具有很好地可调谐性。(3)本专利技术将单极子天线印刷在介质基板的同一面，有效地降低了天线的剖面，同时采用共面波导馈电方式，便于和微波射频前端的集成，进而减小系统的体积。(4)本专利技术所述的天线可完全覆盖X波段卫星通信频段、WLAN/WiMAX的通信要求。这些频带可以通过调节枝节进行控制，给天线的设计和优化过程带来了很大的方便，从稳定性的角度来看，所提出的天线将表现出比其他同类天线专利技术更强的鲁棒性。附图说明图1是本专利技术的俯视图；图2是本专利技术的侧视图；图3是本专利技术的结构参数图；图4是本专利技术分别在2.4GHz，3.5GHz，5.8GHz，8GHz的表面电流分布图；图5是本专利技术所述天线在参数值Ll2变化情况下的回波损耗图；图6是本专利技术所述天线在参数值Ll3变化情况下的回波损耗图；图7是本专利技术所述天线在参数值Ll4变化情况下的回波损耗图；图8是本专利技术所述天线在参数值Lr2变化情况下的回波损耗图；图9是本专利技术所述天线在参数值Lp变化情况下的回波损耗图；图10是本专利技术所述天线在参数值Gs1变化情况下的回波损耗图；图11是本专利技术所述天线的仿真与实测回波损耗图；图12是本专利技术所述天线在2.4GHz时E面及H面的仿真和测试辐射方向图；图13是本专利技术所述天线在3.5GHz时E面及H面的仿真和测试辐射方向图；图14是本专利技术所述天线在5.8GHz时E面及H面的仿真和测试辐射方向图；图15是本专利技术所述天线在8GHz时E面及H面的仿真和测试辐射方向图；图16是本专利技术所述天线的仿真与实测增益图。其中：1、介质基板，2、共面波导左地面贴片，3、共面波导右地面贴片，4、微带馈线，5、辐射枝节一，6、辐射枝节四，7、辐射枝节五，8、辐射枝节六，9、辐射枝节七，10、辐射枝节二，11、辐射枝节三。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1-图3所示的一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，包括介质基板1和印制在介质基板1上表面上的单极子天线。所述单极子天线包括自上向下依次设置在介质基板1上表面上的主辐射单元和微带馈线4。所述微带馈线4纵向设置，且微带馈线4的左右两侧对称设置有共面波导左地面贴片2和共面波导右地面贴片3。所述主辐射单元包括与微带馈线4上端相连的纵向设置的辐射枝节一5、与微带馈线4上端右侧垂直相连的辐射枝节二10、垂直连接在辐射枝节二10右端上方的辐射枝节三11、与微带馈线4上端左侧垂直相连的辐射枝节四6、垂直连接在辐射枝节四6左端上方的辐射枝节五7、垂直连接在辐射枝节五7上端左侧的辐射枝节六8以及垂直连接在辐射枝节六8左端下方的辐射枝节七9。微带馈线4和辐射枝节一5在同一纵向上。辐射枝节二10和辐射枝节四6在同一横向上。所述微带馈线4、共面波导左地面贴片2、共面波导右地面贴片3一起构成了共面波导传输线。本专利技术中的主辐射单元采用多枝节结构，具体包括三个枝节单元：辐射枝节一5为I型辐射枝节单元，辐射枝节二10和辐射枝节三11为倒L型辐射枝节单元，辐射枝节四6、辐射枝节五7、辐射枝节六8、辐射枝节七9为倒U型辐射枝节单元。通过调整主辐射单元的三个辐射枝节单元的间距以及长度，本专利技术所述的天线可以产生四种不同的共振来覆盖所需的波段，同时保持低剖面和简单的结构。本专利技术中的主辐射单元采用上述多枝节结构设计有以下几点好处：一、根据单极子天线的设计原理，一个辐射枝节可以通过控制其长度来产生一个相应的辐射频带，采用不同长度的枝节可以产生不同的频带，再利用枝节间的相互耦合影响，本专利技术就可以通过三个辐射枝节来实现四频段。二、采用三个相互独立的枝节，可以较独立的去控制每一个枝节的辐射频段，从而达到各频段均可通过调节辐射枝节进行控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，包括介质基板和印制在介质基板上表面的单极子天线，其特征在于：所述单极子天线包括自上向下依次设置在介质基板上的主辐射单元和微带馈线；所述微带馈线纵向设置，且微带馈线的左右两侧对称设置有共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片；所述主辐射单元包括与微带馈线上端相连的纵向设置的辐射枝节一、与微带馈线上端右侧垂直相连的辐射枝节二、垂直连接在辐射枝节二右端上方的辐射枝节三、与微带馈线上端左侧垂直相连的辐射枝节四、垂直连接在辐射枝节四左端上方的辐射枝节五、垂直连接在辐射枝节五上端左侧的辐射枝节六以及垂直连接在辐射枝节六左端下方的辐射枝节七。

【技术特征摘要】
1.一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，包括介质基板和印制在介质基板上表面的单极子天线，其特征在于：所述单极子天线包括自上向下依次设置在介质基板上的主辐射单元和微带馈线；所述微带馈线纵向设置，且微带馈线的左右两侧对称设置有共面波导左地面贴片和共面波导右地面贴片；所述主辐射单元包括与微带馈线上端相连的纵向设置的辐射枝节一、与微带馈线上端右侧垂直相连的辐射枝节二、垂直连接在辐射枝节二右端上方的辐射枝节三、与微带馈线上端左侧垂直相连的辐射枝节四、垂直连接在辐射枝节四左端上方的辐射枝节五、垂直连接在辐射枝节五上端左侧的辐射枝节六以及垂直连接在辐射枝节六左端下方的辐射枝节七。2.根据权利要求1所述的一种基于共面波导馈电的紧凑型四频段单极子天线，其特征在于：所述介质基板采用FR4介质板，其介电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉发，刘涛，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34