一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线制造技术

一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，包括矩形介质基板，矩形介质基板的上表面绕其边部一周设置有矩形开口环形金属接地板，在矩形开口环形金属接地板的开口位置设置矩形金属辐射贴片，矩形金属辐射贴片的短边与矩形介质基板的上表面边沿重合，矩形金属辐射贴片的长边延伸至矩形介质基板的上表面中心，矩形介质基板的上表面设置有四个开口谐振环金属结构，四个开口谐振环金属结构对称分布在矩形金属辐射贴片的两侧，每个开口谐振环金属结构均由两个镶嵌的矩形开口环组成，两个镶嵌的矩形开口环的开口方向相反，每个开口谐振环金属结构的外环开口方向都朝向矩形金属辐射贴片。本发明专利技术能够应用于多种无线通信的工作频段当中。

A CPW fed dual band SRR structure loaded monoplane antenna

【技术实现步骤摘要】
一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线。
技术介绍
信息技术的快速发展已经给人类生活带来了极大的便利，尤其是4G无线移动通信系统普及之后，人们的生产生活已经产生了巨大的变化。而5G无线移动通信系统也即将在全社会广泛应用，以高速率、低延时和大容量为代表特征的第五代无线通信技术将给人们带来更大的便利，甚至会颠覆当前现状。伴随出现的还有VR技术、AR技术、智慧医疗、人工智能、远程生产等等，全社会的物品、设备都会被连接起来，形成物联网。在工业生产领域会形成统一的工业互联网。这些网络中，大多数连接必须通过无线而不是有线方式。伴随着无线通信技术发展的还有智能和智慧技术的发展，物联网将会发展到智联网，具有一定的智能将是未来社会大多数产品的基本属性。射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,RFID)是物联网系统中重要的物品识别和信息感知技术，而且是一种非接触式的无线自动识别技术。在无线识别和移动通信系统中，天线是必须的设备之一，其功能是实现导线中的高频电流和空间传播的电磁波间的相互转化。在发射系统中，天线将导线中的高频电流转换为空间的电磁波；在接收系统中，天线将空间的电磁波转换为导线中的高频电流。天线的性能往往会对整个系统的性能产生重要的影响。未来不断出现的智能化程度越来越高的设备，能够工作在多个不同频率处，完成不同数据传输的天线的需求也越来越强烈。除此之外，平面天线是近年来无线移动通信设备中被广泛使用的一类天线结构形式，相比偶极子天线、喇叭天线等类型，平面天线具有低剖面、易于与电路板上其他器件集成、容易实现圆极化、非全向辐射、易共形、可采用电路板印刷技术加工、成本低等各种优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中单极子天线谐振频点单一、天线频带较窄的问题，提供一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，将一个普通共面波导馈电的单平面天线拓展为一个具有两个极宽频带的双频平面单极子天线，该天线的两个宽频段包含了很多无线通信系统的工作频段，能够应用在多种不同用途的无线通信系统中。为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，包括矩形介质基板，矩形介质基板的上表面绕其边部一周设置有矩形开口环形金属接地板，矩形开口环形金属接地板的开口位置位于矩形介质基板的长边中心，并且在矩形开口环形金属接地板的开口位置设置矩形金属辐射贴片，所述的矩形金属辐射贴片的短边与矩形介质基板的上表面边沿重合，矩形金属辐射贴片的长边延伸至矩形介质基板的上表面中心，矩形介质基板的上表面设置有四个开口谐振环金属结构，所述的四个开口谐振环金属结构对称分布在矩形金属辐射贴片的两侧，每个开口谐振环金属结构均由两个镶嵌的矩形开口环组成，两个镶嵌的矩形开口环的开口方向相反，每个开口谐振环金属结构的外环开口方向都朝向矩形金属辐射贴片。矩形介质基板采用环氧树脂FR4制成，介电常数为4.4～4.5，损耗角正切为0.02～0.025。矩形开口环形金属接地板的材质为铜或银，宽度为矩形介质基板边长的1/8～1/6。矩形开口环形金属接地板的开口宽度大于矩形金属辐射贴片的宽度。矩形金属辐射贴片距离矩形开口环形金属接地板的开口两侧缝隙宽度相等。优选的，在本专利技术的单平面天线中，所述的四个开口谐振环金属结构包括设置在矩形金属辐射贴片末端右侧上方的第一开口谐振环金属结构、设置在矩形金属辐射贴片末端右侧下方的第二开口谐振环金属结构、设置在矩形金属辐射贴片末端左侧下方的第三开口谐振环金属结构以及设置在矩形金属辐射贴片末端左侧上方的第四开口谐振环金属结构。相较于现有技术，本专利技术有如下的有益效果：将四个开口谐振环金属结构对称分布在矩形金属辐射贴片的两侧，由于四个开口谐振环金属结构的加载，在增加了天线工作频点的同时极大的拓展了两个频点的带宽。在2.07GHz～4.18GHz以及5.16GHz～7.23GHz两个频段上实现了谐振，其中第一个频段的相对带宽能够达到(67.2±0.5)％，是一个极宽的工作频带。该天线的两个宽频段包含很多无线通信系统的工作频段，如2.4GHz和5.8GHzRFID系统频段，Wi-Fi系统频段，目前已经授权的四个5G无线移动通信频带。所以，本专利技术的单平面单极子天线能够应用在多种不同用途的无线通信系统中。再者，本专利技术设计的天线加工制作成本低，再加上是单平面天线，致使本天线非常易于与其他平面电路结合，可以批量生产，具有较大的实际应用价值。附图说明图1本专利技术CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线俯视图；图2本专利技术单平面单极子天线端口反射系数随频率变化曲线；图3本专利技术天线f01＝2.26±0.20GHz，垂直于辐射贴片平面上的远程辐射方向图；图4本专利技术天线f02＝3.60±0.30GHz，垂直于辐射贴片平面上的远程辐射方向图；图5本专利技术天线f03＝6.83±0.30GHz，垂直于辐射贴片平面上的远程辐射方向图；附图中：10-矩形介质基板；11-矩形开口环形金属接地板；12-第一开口谐振环金属结构；13-第二开口谐振环金属结构；14-第三开口谐振环金属结构；15-第四开口谐振环金属结构；16-矩形金属辐射贴片；17-矩形金属辐射贴片右侧缝隙；18-矩形金属辐射贴片左侧缝隙。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术为了解决单极子天线谐振频点单一、天线频带较窄等应用不利因素，增加天线工作频点数目，拓宽天线工作频带，在单极子天线矩形辐射贴片末端加载四个开口谐振环金属结构，同时将共面波导的接地板沿着介质基板的上表面延伸，形成一个闭合的环形接地板结构，从而将共面波导馈电的单极子天线工作频点扩展为两个，并且将两个带宽拓展为(67.2±0.5)％和(25.2±0.5)％。本专利技术所设计的共面波导馈电加载开口谐振环结构的单平面单极子天线由一块矩形介质基板10，分布于矩形介质基板10上表面边缘的矩形开口环形金属接地板11，一个矩形金属辐射贴片16，和四个开口谐振环金属结构组成。在一块厚度为h、长度为L、宽度为W的矩形介质基板10的上表面边沿处，通过电路板印刷技术，延边沿印刷宽度为Wd闭合环形金属结构。同时在矩形介质基板10上表面长边边沿中心处，刻蚀一个宽度为Ws的缝隙，使上述闭合环形金属接地板结构成为矩形开口环形金属接地板11，该矩形开口环形金属接地板11的材质为铜或银，厚度可以忽略不计。矩形介质基板10的上表面印刷一个长度为Wr，宽度为Lr的矩形金属辐射贴片16，该矩形金属辐射贴片16的长边与矩形介质基板10的短边平行，一个短边与矩形介质基板10上表面一个长边重合，短边中心与长边中心重合，同时该矩形金属辐射贴片16在矩形开口环形金属接地板11的开口处，短边的宽度小于矩形开口环形金属接地板11开口的宽度。矩形金属辐射贴片16的两侧与矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，其特征在于：包括矩形介质基板(10)，矩形介质基板(10)的上表面绕其边部一周设置有矩形开口环形金属接地板(11)，矩形开口环形金属接地板(11)的开口位置位于矩形介质基板(10)的长边中心，并且在矩形开口环形金属接地板(11)的开口位置设置矩形金属辐射贴片(16)，所述的矩形金属辐射贴片(16)的短边与矩形介质基板(10)的上表面边沿重合，矩形金属辐射贴片(16)的长边延伸至矩形介质基板(10)的上表面中心，矩形介质基板(10)的上表面设置有四个开口谐振环金属结构，所述的四个开口谐振环金属结构对称分布在矩形金属辐射贴片(16)的两侧，每个开口谐振环金属结构均由两个镶嵌的矩形开口环组成，两个镶嵌的矩形开口环的开口方向相反，每个开口谐振环金属结构的外环开口方向都朝向矩形金属辐射贴片(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，其特征在于：包括矩形介质基板(10)，矩形介质基板(10)的上表面绕其边部一周设置有矩形开口环形金属接地板(11)，矩形开口环形金属接地板(11)的开口位置位于矩形介质基板(10)的长边中心，并且在矩形开口环形金属接地板(11)的开口位置设置矩形金属辐射贴片(16)，所述的矩形金属辐射贴片(16)的短边与矩形介质基板(10)的上表面边沿重合，矩形金属辐射贴片(16)的长边延伸至矩形介质基板(10)的上表面中心，矩形介质基板(10)的上表面设置有四个开口谐振环金属结构，所述的四个开口谐振环金属结构对称分布在矩形金属辐射贴片(16)的两侧，每个开口谐振环金属结构均由两个镶嵌的矩形开口环组成，两个镶嵌的矩形开口环的开口方向相反，每个开口谐振环金属结构的外环开口方向都朝向矩形金属辐射贴片(16)。


2.根据权利要求1所述CPW馈电双频宽带SRR结构加载的单平面天线，其特征在于：矩形介质基板(10)采用环氧树脂FR4制成，介电常数为4.4～4.5，损耗角正切为0.02～0.025。

【专利技术属性】
技术研发人员：李海雄，张雅琼，崔娟娟，冯治东，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61