一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线制造技术

本发明专利技术公开一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线，工作在2.415

【技术实现步骤摘要】
一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线


[0001]本专利技术属于天线
，涉及一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线，具体是一种拥有双谐振且可以大幅移动馈点位置而不用改变天线结构的小型化宽带贴片天线，馈电位置在中间的设计其能够稳定工作在2.415GHz
‑
2.585GHz频段。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的迅速发展，特别是进入5G时代后，高速数据传输的要求愈加迫切。作为无线通信系统的最要部件，在发射端天线，电能量能够转化为在自由空间中传播的电磁波信号；在接收端则恰恰相反，能够将接收到的电磁波信号转换成传输线上的导行波。无线电通信、广播、雷达、导航、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。5G频段提供了丰富的频谱资源，但伴随着的是天线设计也有了新的要求：小型化、宽带、多频段工作、低时延、大信道容量等。其中天线小型化设计是为了适应移动终端(智能手机、智能手表)的小型化设计，随着设备的小型化趋势的发展，留给天线的设计空间也越来越小，因此天线小型化已经变得越来越重要。
[0003]天线小型化指的是在满足天线设计指标(工作频率、增益、极化特性)的前提下，通过一定的技术手段使所设计的天线结构尺寸相较于传统的天线有了明显的缩小。通常工作频率确定的情况下天线的尺寸就确定了，但通过添加一定的结构或者改变天线的原始结构可以实现天线的小型化。目前常见的实现天线小型化的方法主要有以下几种：
[0004](1)调整介质基板的介电常数法：利用天线的尺寸与介电常数的平方根呈现的反比关系，通过增加介质基板的介电常数从而减小天线的结构尺寸。
[0005](2)改变辐射部分的表面电流法：通过改变天线的辐射部分，例如弯折辐射部分、在辐射部分刻蚀槽缝(常见有矩形槽、U型槽、叉指槽)。通过改变辐射部分的物理结构来影响天线表面电流流动，实质上是通过弯折或者刻蚀槽缝来增加天线的电长度，从而在工作频率一定的情况下，实现天线小型化。
[0006](3)短路加载法：短路加载指的是加载短路面、短路片、短路探针等短路结构使得天线电流特性发生改变，在对应的1/4波长处达到谐振频率，该方法能够大大缩小天线尺寸。
[0007]上述设计手段均能实现天线的小型化设计，但均存在一定的不足之处，通过更改介质基板的介电常数过于复杂且使成本变得不可控，通过改变辐射部分的表面电流的方法又需要进行大量的电磁仿真调谐，短路加载的方法会收窄工作带宽且容易激发交叉极化。这些缺陷都是实际大规模天线应用和加工中难以接受的。随着5G无线通信技术的不断发展，对无线通讯设备以及天线的小型化要求将越来越高，同时由于对信道容量以及通信速率的要求，宽带天线的设计方案也广受关注，另外一方面由于在实际应用中，由于周围环境条件的限制，天线的馈电位置和馈电方式往往不固定，一种馈点位置可移动的天线将会大大的便利馈电结构的设计。因此一种馈电位置可调且同时具备小型化以及宽带性能的天线设计方案的提出变得尤为重要。
[0008]本专利技术提出了一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线，首先利用其中采用微带线对贴片天线进行耦合馈电，使贴片天线辐射产生第一谐振零点，λ/4微带谐振器用于获得第二个谐振零点，从而获得由两个谐振零点组成的较宽的匹配带宽。其次通过在贴片上边缘添加一排接地通孔以及对贴片天线刻蚀矩形槽来实现小型化。最后为了适应复杂的馈电条件，通过细微调整λ/4波长微带谐振器的位置及尺寸以及贴片天线的长能够实现馈电位置可调的特性。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对传统贴片天线尺寸较大、带宽窄以及馈电位置固定等不足，提供一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0011]一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线，包括
[0012]介质基板(1)；
[0013]系统地板，位于所述介质基板的下方；
[0014]贴片天线(2)，位于所述介质基板的上方，且所述介质基板留有空白区域；
[0015]两个λ/4微带谐振器(3)，其中λ为中心频率所对应的波长，位于所述贴片天线(2)的下端，且两个λ/4微带谐振器(3)与所述贴片天线(2)间留有间隙，实现馈电耦合；
[0016]微带馈线(4)；
[0017]第一接地通孔(5)；
[0018]第二接地通孔(6)；
[0019]其中：
[0020]所述馈电贴片(2)经过馈电微带线(4)以及λ/4微带谐振器(3)对贴片天线进行耦合馈电；
[0021]所述介质基板的四角采用切角处理；所述系统地板与所述介质基板结构相同；
[0022]所述贴片天线(2)的两侧各自开有一矩形槽；
[0023]所述贴片天线(2)的上边缘设置有若干周期分布的第一接地通孔(5)；所述第一接地通孔(5)贯穿介质基板，所述贴片天线(2)与所述系统地板通过第一接地通孔(5)连通；
[0024]两个λ/4微带谐振器(3)各自由一条λ/4微带线构成；两条λ/4微带线相连接；
[0025]所述两个λ/4微带谐振器(3)间设置有一个第二接地通孔(6)；所述第二接地通孔(6)贯穿介质基板，所述λ/4微带谐振器(3)与所述系统地板通过第二接地通孔(6)连通；
[0026]所述馈电微带线(4)与两个λ/4微带谐振器(3)连接；
[0027]所述λ/4微带谐振器等效为并联的电容电感，其等效电容电感表达如下：
[0028][0029]其中C表示电容，L表示电感，ω0表示波长λ对应的角频率，Z0为特征阻抗。
[0030]等效电容与等效电感直接影响第二谐振频率，移动λ/4微带谐振器会导致等效电容以及电感的改变，因此馈电位置的可调一方面要在等效电容及电感满足公式(1)的前提
下，另一方面馈电位置可调需要在间隙宽度g1满足0.01λ
‑
0.1λ的基础上，当g1过大双谐振特点将会消失并为一个谐振，并且会恶化匹配条件，通样当g1过小时会导致双谐振分离过度导至匹配带宽变窄。由贴片天线(2)与λ/4微带谐振器(3)等效为由电容构成的π型电路，因此间隙宽度g1应当在一个既定的范围(0.01λ
‑
0.1λ)内选取。
[0031]作为优选，贴片天线(2)与λ/4微带谐振器(3)间的间隙宽度g1为0.031λ。
[0032]作为优选，所述矩形槽位于所述贴片天线(2)的两侧中间位置。
[0033]作为优选，第一接地通孔(5)的直径D2为0.033λ，相邻两个第一接地通孔(5)的中心间距g2为0.044λ；在所述贴片天线(2)的上边缘设置一排第一接地通孔(5)可以实现贴片天线的大幅小型化；
[0034]作为优选，所述贴片天线(2)的矩形槽长为0.034λ，宽为0.026λ，为了进一步实现天线小型化。
[0035]所述贴片天线(2)可以激发一个谐振零点，通过添加额外的一对λ/4微带谐振器(3)，引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种馈电位置可调的小型化宽带贴片天线，包括：介质基板(1)；系统地板，位于所述介质基板的下方；贴片天线(2)，位于所述介质基板的上方，且所述介质基板留有空白区域；其特征在于还包括：两个λ/4微带谐振器(3)，其中λ为中心频率所对应的波长，位于所述贴片天线(2)的下端，且两个λ/4微带谐振器(3)与所述贴片天线(2)间留有间隙，实现馈电耦合；微带馈线(4)；第一接地通孔(5)；第二接地通孔(6)；其中：所述贴片天线(2)的两侧各自开有一矩形槽；所述贴片天线(2)的上边缘设置有若干周期分布的第一接地通孔(5)；所述第一接地通孔(5)贯穿介质基板，所述贴片天线(2)与所述系统地板通过第一接地通孔(5)连通；两个λ/4微带谐振器(3)各自由一条λ/4微带线构成；两条λ/4微带线相连接；所述两个λ/4微带谐振器(3)间设置有一个第二接地通孔(6)；所述第二接地通孔(6)贯穿介质基板，所述λ/4微带谐振器(3)与所述系统地板通过第二接地通孔(6)连通；所述馈电微带线(4)与两个λ/4微带谐振器(3)连接；所述间隙宽度g1满足0.01λ
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0.1λ；所述λ/4微带谐振器等效为并联的电容电感，其等效电容电感表达如下：其中C表示电容，L表示电感，ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高峰，程一峰，何阳阳，陈世昌，
申请(专利权)人：杭州泛利科技有限公司，
类型：发明
国别省市：