一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，涉及天线技术领域，包括介质基板以及覆盖在介质基板上的辐射微带，所述辐射微带上开设有两条对称设置的渐变线槽以及与两条渐变线槽窄端连通的谐振空腔；其中一条所述渐变线槽包括互相连通的第一指数函数曲线和第二指数函数曲线，所述第一指数函数曲线的曲线方程为：y＝1.105

【技术实现步骤摘要】
一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线及其设计方法


[0001]本专利技术涉及天线
，特别是涉及一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着通信的发展，要求天线的带宽越来越宽，即一个天线能工作于多个频段。同时也要求天线更加小型化,以适应便携的要求。
[0003]目前对于超宽带天线有两种解决方案：一种是采用分形技术或者是自补偿技术；另一种是采用元器件加载技术。前者的优点是天线的增益比较高，通信质量比较好；其缺点是天线的体积比较大。后者的优点是天线的体积比较小，缺点是天线的增益非常低，通信质量比较差，严重的情况下只能作为接收下，无法作为发射用。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线及其设计方法。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，包括介质基板以及覆盖在介质基板上的辐射微带，所述辐射微带上开设有两条对称设置的渐变线槽以及与两条渐变线槽窄端连通的谐振空腔；
[0007]其中一条所述渐变线槽包括互相连通的第一指数函数曲线和第二指数函数曲线，所述第一指数函数曲线的曲线方程为：y＝1.105
x
，所述第二指数函数曲线的曲线方程为：y＝1.231
x
+63.2。
[0008]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的一种优选方案，其中：所述辐射微带上开设有若干条缝隙，所述缝隙均垂直于两条所述渐变线槽的对称轴，且若干条所述缝隙沿两条所述渐变线槽对称轴的延伸方向依次设置，每条所述缝隙的两端分别延伸至所述介质基板上相对的两侧，每条所述缝隙内均设置有加载电阻。
[0009]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的一种优选方案，其中：所述缝隙设置有三条。
[0010]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的一种优选方案，其中：三条所述缝隙分别为第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙；
[0011]其中，所述第一缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为58.7mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为25Ω；
[0012]所述第二缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为82.3mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为85Ω；
[0013]所述第三缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为123.6mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为120Ω。
[0014]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的一种优选方案，其中：所述缝隙的宽度为1mm。
[0015]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的一种优选方案，其中：所述介质基板的介电常数为2.2。
[0016]本专利技术还提供了一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法，包括：
[0017]选择介质基板；
[0018]在所述介质基板上覆盖辐射微带，并在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔和渐变线槽；
[0019]在辐射微带上开设若干条缝隙，并在所述缝隙中设置加载电阻进行有形加载。
[0020]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法的一种优选方案，其中：所述选择介质基板包括：
[0021]选择介电常数2.2的介质材料作为天线的介质基板。
[0022]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法的一种优选方案，其中：在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔和渐变线槽包括：
[0023]在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔；
[0024]将第一指数函数y＝1.105
x
从函数曲线中间某点截开，该点与第一指数函数y＝1.105
x
的函数曲线与谐振空腔连接点的距离为h；
[0025]设计与第一指数函数y＝1.105
x
连接的第二指数函数曲线，所述第二指数函数的曲线方程为：y＝a
x
+h，其中，a>1，0<h<200；
[0026]设定目标在频段400M
‑
18000M范围内驻波VSWR≤2，在HFSS软件中反复优化变量a和h，使得驻波逐步接近，得到h＝63.2，a＝1.231，得到所述第二函数的曲线方程为y＝1.231
x
+63.2。
[0027]作为本专利技术所述基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法的一种优选方案，其中：所述在辐射微带上开设若干条缝隙，并在所述缝隙中设置加载电阻进行有形加载包括：
[0028]在辐射微带上开设有一条宽度为1mm的第一缝隙a1，且第一缝隙a1的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为h1，并在第一缝隙a1内设置加载电阻R1；
[0029]设定目标在频段400M
‑
18000M范围内驻波VSWR≤2，在HFSS软件中经过无限循环进行优化运算，使得驻波逐步接近2，得到h1＝72.5mm，R1＝48Ω，天线的最佳驻波比为3.15，整个频段范围内增益为1.25dB；
[0030]在辐射微带上开设有一条宽度为1mm的第二缝隙a2，且第一缝隙a2的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为h2，并在第一缝隙a1内设置加载电阻R1，在第二缝隙a2内设置加载电阻R2；
[0031]设定目标在频段400M
‑
18000M范围内驻波VSWR≤2，在HFSS软件中经过无限循环进行优化运算，使得驻波逐步接近2，得到h1＝65.3mm，h2＝96.7mm，R1＝35Ω，R2＝70Ω，天线的最佳驻波比为2.65，整个频段范围内增益为1.85dB；
[0032]在辐射微带上开设有一条宽度为1mm的第三缝隙a3，且第三缝隙a3的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为h3，并在第一缝隙a1内设置加载电阻R1，在第二缝
隙a2内设置加载电阻R2，在第三缝隙a3内设置加载电阻R3；
[0033]设定目标在频段400M
‑
18000M范围内驻波VSWR≤2，在HFSS软件中经过无限循环进行优化运算，使得驻波逐步接近2，得到h1＝58.7mm，h2＝82.3mm，h3＝123.6mm，R1＝25Ω，R2＝85Ω，R3＝120Ω，天线的最佳驻波比为2.35，整个频段范围内增益为2.45dB。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术将渐变线槽由原有的一条指数函数曲线分段为两条指数函数曲线，实现了无形加载，并在天线辐射面截出三条缝隙进行电阻有形加载，不仅实现了超宽带天线，而且在降低天线驻波比的同时不会影响增益，提高了天线的通信质量；另外，本专利技术采用低介电常数的介质材料作为天线的介质基板，有效避免了高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，包括介质基板以及覆盖在介质基板上的辐射微带，其特征在于：所述辐射微带上开设有两条对称设置的渐变线槽以及与两条渐变线槽窄端连通的谐振空腔；其中一条所述渐变线槽包括互相连通的第一指数函数曲线和第二指数函数曲线，所述第一指数函数曲线的曲线方程为：y＝1.105
x
，所述第二指数函数曲线的曲线方程为：y＝1.231
x
+63.2。2.根据权利要求1所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，其特征在于：所述辐射微带上开设有若干条缝隙，所述缝隙均垂直于两条所述渐变线槽的对称轴，且若干条所述缝隙沿两条所述渐变线槽对称轴的延伸方向依次设置，每条所述缝隙的两端分别延伸至所述介质基板上相对的两侧，每条所述缝隙内均设置有加载电阻。3.根据权利要求1所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，其特征在于：所述缝隙设置有三条。4.根据权利要求3所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，其特征在于：三条所述缝隙分别为第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙；其中，所述第一缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为58.7mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为25Ω；所述第二缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为82.3mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为85Ω；所述第三缝隙的中心与渐变线槽和谐振空腔的连接端之间的间距为123.6mm，设置在第一缝隙内的所述加载电阻的阻值为120Ω。5.根据权利要求3所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，其特征在于：所述缝隙的宽度为1mm。6.根据权利要求1所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线，其特征在于：所述介质基板的介电常数为2.2。7.一种基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法，其特征在于：包括：选择介质基板；在所述介质基板上覆盖辐射微带，并在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔和渐变线槽；在辐射微带上开设若干条缝隙，并在所述缝隙中设置加载电阻进行有形加载。8.根据权利要求7所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法，其特征在于：所述选择介质基板包括：选择介电常数2.2的介质材料作为天线的介质基板。9.根据权利要求7所述的基于多种加载的高增益小型化超宽带天线的设计方法，其特征在于：在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔和渐变线槽包括：在所述辐射微带上设计并开设谐振空腔；将第一指数函数y＝1.105
x
从函数曲线中间某点截开，该点与第一指数函数y＝1.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，
申请(专利权)人：浙江星际通微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：