一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，属于太赫兹天线领域。本发明专利技术的辐射贴片包括蝶形贴片和圆形贴片，圆形贴片设置在蝶形贴片的中央，蝶形贴片的左右两顶端向圆形贴片的中心位置分别开宽度一致的第二矩形槽，第二矩形槽的两侧分别向辐射臂的方向开宽度一致的第一矩形槽，圆形贴片的与辐射臂同向的对称线处开设矩形缝隙，矩形缝隙的两侧开设有对称的圆形槽，圆形贴片的顶端设有触须贴片组。该天线具有类蝶形结构特点且多槽开槽挖槽使得中心频率附近的带宽得到拓展，再加上触须贴片组，改变其方向性，同时增益有明显的提高，且覆盖频率广，能有效应用于太赫兹6G通信频段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线
本专利技术属于太赫兹天线领域，具体地说，涉及一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线。
技术介绍
太赫兹天线中的太赫兹(THz)波通常是指频率在0.1~10THz（波长介于微波与红外波之间的0.03~3毫米范围）的电磁波，是一种新的、有很多独特优点的辐射源。太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了非常诱人的机遇，并可能引发科学技术的革命性发展。太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以比X射线技术更具优势。此外，许多生物大分子的振动和转动共振频率也处在太赫兹波段。因此，开发太赫兹波技术将对宽带通信、雷达探测、电子对抗、电磁武器、天文学、无标记基因检查、细胞成像、无损检测、生化物检查、粮食选种、菌种优选等多领域的技术发展带来深远影响。太赫兹技术作为未来6G通信中重要的候选技术之一，在提升通信速率方面具有无可比拟的优势，但也存在一些限制。根据自由空间传播损耗公式，随着频率的升高，电磁波传播损耗会大幅增加，同时太赫兹波在大气中存在分子吸收损耗，水分子影响尤其显著，这导致了太赫兹传播具备高损耗的特点。因此，太赫兹通信系统往往需要采用定向天线和超大规模天线阵列来获得高增益。就天线而言，缩减其体积成为通信设备研究的一部分。可是，盲目去减小天线尺寸大小会影响其的驻波、增益、带宽等指标特性。微带天线由于重量轻、体积小、低剖面、易共形和低成本等优点而得到了广泛的研究和应用，其带宽一般情况下都相对比较窄，普通低频微带贴片天线的带宽仅仅为20MHz~30MHz左右。这样使得微带天线在使用中受到过多的限制，无法展现出应有的效果。目前，国内外研究发现能通过附加寄生贴片、开槽打孔技术、采用LC谐振电路、加载短路探针、附加阻抗匹配网络来有效拓宽微带天线的带宽，同时通过选取合适的磁导率介质基板及相应的介电常数，来改变不同的尺寸及形状，或者采用相应的馈电方法及合适的阻抗匹配，也能够有效扩宽微带天线的带宽。但上述增加带宽的方法会影响到天线的增益，不能兼顾带宽和增益。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，带宽和增益均得到有效拓宽和提高。为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，包括介质基板，所述介质基板上设有辐射贴片和集总端口激励，所述辐射贴片包括蝶形贴片和圆形贴片，所述圆形贴片设置在所述蝶形贴片的中央，所述蝶形贴片的左右两顶端向圆形贴片的中心位置分别开宽度一致的第二矩形槽，所述第二矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述第二矩形槽的两侧分别向辐射臂的方向开宽度一致的第一矩形槽，所述第一矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述圆形贴片的与辐射臂同向的对称线处开设矩形缝隙，所述矩形缝隙的两侧开设有对称的圆形槽，所述圆形贴片的顶端设有触须贴片组，所述触须贴片组对称地设置在所述矩形缝隙的两侧。进一步地，所述第一矩形槽分2组，共4个。进一步地，所述介质基板为长0.8mm、宽0.8mm、高0.1mm的立方体，其材质为相对介电系数为11.9的硅。进一步地，所述辐射贴片和触须贴片组均为金属。进一步地，所述圆形贴片的直径为0.25mm。进一步地，所述第一矩形槽和第二矩形槽的宽度为0.02mm。进一步地，所述圆形槽的半径为0.03mm。更进一步地，所述矩形缝隙的长度为0.28mm，宽度为0.01mm。进一步地，所述触须贴片组包括与圆形贴片连接的第一贴片，所述第一贴片的前端水平地设置第二贴片，所述第二贴片的前端竖直向下地设置第三贴片，所述第三贴片的前端水平向内地设置第四贴片，所述第四贴片的前端竖直向上地设置第五贴片，所述第五贴片的前端水平向内地设置第六贴片，所述第六贴片的前端竖直向下地设置第七贴片。更进一步地，所述第一贴片的长度为0.08mm，宽度为0.01mm；所述第二贴片的长度为0.09mm，宽度为0.01mm；所述第三贴片的长度为0.05mm，宽度为0.01mm；所述第四贴片的长度为0.03mm，宽度为0.01mm；所述第五贴片的长度为0.03mm，宽度为0.01mm；所述第六贴片的长度为0.02mm，宽度为0.015mm；所述第七贴片的长度为0.01mm，宽度为0.015mm。相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的太赫兹天线能够有效地改善辐射贴片中的电流分布和对应的辐射强度，使其更加集中于辐射贴片的两贴片翼以及触须贴片组前端。在S11<-10dB，各个频点都具有良好回波损耗效果，工作性能良好，对相应的辐射、增益和方向性都具有优良的效果，且在太赫兹6G通信频段性能良好，非常具有商业价值，结构简单、设计合理，易于微型化制造。该太赫兹天线具有类蝶形结构特点且多槽开槽挖槽使得中心频率附近的带宽得到拓展，再加上触须贴片组，改变其方向性，同时增益有明显的提高，且覆盖频率广，能有效应用于太赫兹6G通信频段。附图说明图1为本专利技术的天线的结构示意图；图2为本专利技术的天线的正面示意图；天线背面无任何其他部分，故不附背面示意图；图中：1、介质基板；2、蝶形贴片；3、圆形贴片；4、矩形缝隙；501、第一矩形槽；502、第二矩形槽；6、触须贴片组；601、第一贴片；602、第二贴片；603、第三贴片；604、第四贴片；605、第五贴片；606、第六贴片；607、第七贴片；7、圆形槽；8、集总端口激励；图3为触须贴片组的形状示意图；图4为天线的回波损耗仿真图；图5为天线的电压驻波比仿真图；图6为天线的增益随频率变化图；图7为天线217GHz下的表面电流强度分布图；图8为天线217GHz下的E面和H面方向图；图9为天线217GHz下的3D增益方向图；图10为天线228GHz下的E面和H面方向图；图11为天线228GHz下的3D增益方向图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。如图1和图2所示的一种太赫兹6G通信应用频段天线，采用PCB板作为介质基板1，介质基板1为长0.8mm、宽0.8mm、高0.1mm的立方体，其材质为相对介电系数为11.9的硅。集总端口激励8（LumpedPort）设置在介质基板1的侧面，与介质基板1上表面的铜材质的辐射贴片相连，再焊接上SMA接头。辐射贴片的最宽处为0.754mm、最长处为0.56mm，其包括圆形贴片3和蝶形贴片2，介质基板1的上表面的中心设有圆形贴片3，直径为0.25mm，圆形贴片3的两侧设有对称设置的蝶形贴片2，蝶形贴片2的左右两顶端向圆形贴片3的中心位置分别开宽度均为0.02mm的1组共2个第二矩形槽502，第二矩形槽502的两侧分别向辐射臂的方向开宽度均为0.02mm的2组共4个第一矩形槽501，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，包括介质基板，所述介质基板上设有辐射贴片和集总端口激励，其特征在于，所述辐射贴片包括蝶形贴片和圆形贴片，所述圆形贴片设置在所述蝶形贴片的中央，所述蝶形贴片的左右两顶端向圆形贴片的中心位置分别开宽度一致的第二矩形槽，所述第二矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述第二矩形槽的两侧分别向辐射臂的方向开宽度一致的第一矩形槽，所述第一矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述圆形贴片的与辐射臂同向的对称线处开设矩形缝隙，所述矩形缝隙的两侧开设有对称的圆形槽，所述圆形贴片的顶端设有触须贴片组，所述触须贴片组对称地设置在所述矩形缝隙的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，包括介质基板，所述介质基板上设有辐射贴片和集总端口激励，其特征在于，所述辐射贴片包括蝶形贴片和圆形贴片，所述圆形贴片设置在所述蝶形贴片的中央，所述蝶形贴片的左右两顶端向圆形贴片的中心位置分别开宽度一致的第二矩形槽，所述第二矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述第二矩形槽的两侧分别向辐射臂的方向开宽度一致的第一矩形槽，所述第一矩形槽对称分布在辐射臂的两侧，所述圆形贴片的与辐射臂同向的对称线处开设矩形缝隙，所述矩形缝隙的两侧开设有对称的圆形槽，所述圆形贴片的顶端设有触须贴片组，所述触须贴片组对称地设置在所述矩形缝隙的两侧。


2.根据权利要求1所述的基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，其特征在于，所述第一矩形槽分2组，共4个。


3.根据权利要求1所述的基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，其特征在于，所述介质基板为长0.8mm、宽0.8mm、高0.1mm的立方体，其材质为相对介电系数为11.9的硅。


4.根据权利要求1所述的基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，其特征在于，所述辐射贴片和触须贴片组均为金属。


5.根据权利要求1或3所述的基于类蝶形结构的对称型多槽太赫兹6G通信应用频段天线，其特征在于，所述圆形贴片的直径为0.25mm。


6.根据权利要求1或2所述的基于类蝶形结构的对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，徐玮杰，丁振东，马春雨，肖蓁，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32