【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，具体涉及一种宽频带宽波束锥削缝隙天线，可用于现代移动通信系统。
技术介绍
1、宽波束天线是指天线辐射半功率波束宽度大于110°的天线。宽频带宽波束天线是指天线在宽频带范围内具有辐射半功率波束宽度大于110°辐射特性的天线。
2、锥削缝隙天线是一种端射式行波天线。该类型天线具有频带宽、重量轻、平面结构简单且易于与微波电路集成的优点，因此一直以来受到人们的广泛研究与关注。然而，现有锥削槽天线由于其波束窄，因此无法满足宽波束覆盖的技术应用需求。
3、公开号为cn109687136a专利文献公开了一种“基于缝隙加载的宽波束锥削槽天线”，其包括：辐射体、微带传输线、介质基板，辐射体和微带传输线分别刻蚀在介质基板的两面，该辐射体包括：锥削槽、2个波束扩展缝隙、传输槽线和圆孔形阻抗匹配器，该锥削槽是在介质基板上刻蚀的倒等腰三角形左右对称结构。该专利技术通过在锥削槽天线上加载波束扩展缝隙，能够有效改变锥削槽天线表面的电流分布，其虽然克服了锥削槽天线辐射波束宽度窄的特点，但频带宽度依然很窄，该频带仅为7.3ghz～10.8ghz，相对带宽为38.7％，无法满足现代移动通信系统宽频带的应用需求。
4、常玉林在中国知网中发表的“宽波束及交叉形圆极化锥削缝隙天线设计”，其由金属辐射贴片、馈电巴伦和介质基板三部分构成，金属辐射贴片与馈电巴伦分别印刷在介质基板的两面，该金属辐射贴片上刻蚀有6条对称的缝隙、2个对称的半椭圆形缺口缝隙、6个倒角以及倒π形槽线缝隙，该介质基板上开有非金属化过孔。该天线通过在
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种金属腔体加载的宽频带宽波束锥削缝隙天线。以扩展天线的工作带宽，增加半功率波束宽度，满足现代移动通信系统宽频带宽波束覆盖的应用需求。
2、实现本专利技术目的的技术思路是：
3、通过在天线辐射体上加载缝隙，以延长辐射体表面电流路径长度，使天线低频阻抗带宽得到拓宽；通过天线辐射体上加载金属腔体，使其表面电流分布改进为包含金属腔体在内的体电流分布，从而进一步拓展电流路径长度，使天线低频段阻抗带宽进一步拓宽，同时实现天线的宽波束特性。
4、根据上述技术思路，本专利技术的金属腔体加载的宽频带宽波束锥削缝隙天线，包括：天线辐射体、微带馈线、介质基板，天线辐射体和微带馈线分别刻蚀在介质基板的两面，辐射体上部中间刻蚀有锥削缝隙，锥削缝隙的下端连接有刻蚀的传输缝隙，传输缝隙的下端连接有刻蚀的阻抗匹配圆缝，其特征在于：还包括金属腔体；
5、所述金属腔体，其开有工字型切分槽，形成一个凹型腔体结构，该凹型腔体的两壁上部开有缝隙将每个金属壁分割为上部和下部两部分，该缝隙以等效垂直于天线辐射体的磁偶极子，改善天线的波束宽度；
6、所述辐射体，其上部两侧刻蚀有两个直角三角形缺口，传输缝隙的左右两侧分别刻蚀有两个倒“l”型缝隙和两个“一”字型缝隙，以改善天线低频段的带宽；
7、印制有所述辐射体和微带馈线的介质基板，插装在金属腔体的凹型腔体内，以扩展天线的低频工作带宽，增加半功率波束宽度。
8、进一步，所述凹型腔体的缝隙处放置有介质垫片以形成缝隙的高度，凹型腔体两壁的上部和下部通过介质螺钉固定，凹型腔体的两壁中间和底部开有u型固定卡槽，其底部开有馈电端口隔离孔，分别用于固定介质基板和隔离天线的馈电端口。
9、进一步，所述两个“一”字型缝隙分别位于两个倒“l”型缝隙的正下方；每个倒“l”型缝隙，其横边的长度为10.5mm～11.5mm，宽度为0.4mm～0.6mm；其竖边的长度为2mm～3mm，宽度为0.5mm～0.7mm；每个“一”字型缝隙，其长度为10.5mm～11.5mm，宽度为0.5mm～0.7mm。
10、进一步，所述金属腔体的高度h为12.8mm～13.2mm，直径φ为23.6mm～24.4mm。
11、进一步，所述工字型切分槽，其工字中间的竖型长宽度为金属腔体的直径φ，工字型上下两个横边的弧长l为20mm～21mm，宽度w1为2.4mm～2.8mm，切割后的两壁形成宽度w2为1.3mm～1.7mm、高度h为11.7mm～12.1mm的台阶结构。
12、进一步，所述微带馈线包括50ω微带线、71ω微带线、100ω微带线和扇形匹配枝节；该50ω微带线，其始端位于介质基板底部，并垂直向上延伸，末端与71ω微带线的始端连接；该71ω微带线，其向上向右延伸，末端与100ω微带线的始端连接；该100ω微带线，其向右延伸，末端与扇形匹配枝节的始端连接，该扇形匹配枝节的始端位于传输缝隙处。
13、进一步，所述50ω微带线为等宽的竖直矩形条覆铜体，其长度为3.5mm～4.5mm，宽度为1.9mm～2.5mm；所述71ω微带线，其为等宽的直角矩形条覆铜体，宽度为1mm～1.5mm；所述100ω微带线，其为等宽的水平矩形条覆铜体，长度为1.5mm～2mm，宽度为0.5mm～0.7mm；所述扇形匹配枝节，其为扇形结构的覆铜体，半径为3mm～3.5mm。
14、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
15、1)本专利技术由于在天线辐射体的左右两侧分别刻蚀有两个倒“l”型缝隙与两个“一”字型缝隙，且这两个“一”字型缝隙分别位于两个倒“l”型缝隙的正下方，其延长了天线辐射体表面电流的路径长度，可改变天线端口的阻抗特性，进而拓展了阻抗带宽。
16、2)本专利技术由于设计了一种凹型金属腔体结构，并将印制有辐射体的介质基板插装在金属腔体的凹型腔体内，从而进一步拓展电流路径长度，使天线低频段的阻抗带宽进一步拓宽。
17、3)本专利技术在凹型腔体的两壁上部开有缝隙，该缝隙可以等效为左右两个垂直于天线辐射体的磁偶极子，由于磁偶极子在天线e面的方向图为全向辐射，因此可以显著增加天线e面方向图的波束宽度，使得与天线e面方向图正交的h面方向图趋近等化，增加了天线在两个面的波束宽度。
18、4)本专利技术由于设计了由50ω微带线、71ω微带线、100ω微带线和扇形匹配枝节依次相连的微带馈线，可将辐射体上传输缝隙的100ω阻抗转换为50ω阻抗，实现馈电端口50ω接头的阻抗匹配。
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1.一种金属腔体加载的宽频带宽波束锥削缝隙天线，包括天线辐射体(1)、微带馈线(2)、介质基板(3)，天线辐射体(1)和微带馈线(2)分别刻蚀在介质基板(3)的两面，辐射体(1)上部中间刻蚀有锥削缝隙(11)，锥削缝隙(11)的下端连接有刻蚀的传输缝隙(12)，传输缝隙(12)的下端连接有刻蚀的阻抗匹配圆缝(13)，其特征在于：还包括金属腔体(4)；
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述凹型腔体的缝隙(42)处放置有介质垫片(43)以形成缝隙的高度，凹型腔体两壁的上部和下部通过介质螺钉(44)固定，凹型腔体的两壁中间和底部开有U型固定卡槽(45)，其底部开有馈电端口隔离孔(46)，分别用于固定介质基板(3)和隔离天线的馈电端口。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属腔体(4)的高度h为12.8mm～13.2mm，直径φ为23.6mm～24.4mm。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述工字型切分槽(41)，其工字中间的竖型长宽度为金属腔体(4)的直径φ，工
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述微带馈线(2)包括50Ω微带线(21)、71Ω微带线(22)、100Ω微带线(23)和扇形匹配枝节(24)，以实现馈电端口50Ω接头的阻抗匹配，其中：
7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，辐射体(1)上刻蚀的锥削缝隙(11)、传输缝隙(12)和阻抗匹配圆缝(13)其参数分别如下：
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质基板(3)采用介电常数为2.65、损耗正切为0.0023的ArlonAD270板材。
...【技术特征摘要】
1.一种金属腔体加载的宽频带宽波束锥削缝隙天线，包括天线辐射体(1)、微带馈线(2)、介质基板(3)，天线辐射体(1)和微带馈线(2)分别刻蚀在介质基板(3)的两面，辐射体(1)上部中间刻蚀有锥削缝隙(11)，锥削缝隙(11)的下端连接有刻蚀的传输缝隙(12)，传输缝隙(12)的下端连接有刻蚀的阻抗匹配圆缝(13)，其特征在于：还包括金属腔体(4)；
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述凹型腔体的缝隙(42)处放置有介质垫片(43)以形成缝隙的高度，凹型腔体两壁的上部和下部通过介质螺钉(44)固定，凹型腔体的两壁中间和底部开有u型固定卡槽(45)，其底部开有馈电端口隔离孔(46)，分别用于固定介质基板(3)和隔离天线的馈电端口。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属腔体(4)的高度h为12.8mm～13.2mm，直径φ为23.6mm～24.4mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，张月瀛，刘亮亮，张福顺，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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