[发明专利]一种低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线，属于微波技术领域。

背景技术

近年来，随着室内短距离无线接入技术的不断发展，超宽带通信技术备受重视。一般认为，相对带宽超过25%的天线属于超宽带天线。另一方面，随着无线通信的快速发展，为了满足室内信号覆盖和增强的需要，高增益特性的定向天线得到了越来越广泛的应用。然而现存的室内通信信号覆盖系统中的定向天线结构复杂、成本较高，带宽有限，不能覆盖多种制式无线通信系统的频段；此外，改善宽带天线的交叉极化特性，不仅有助于改进其高频段的辐射特性，还有利于实现宽带极化分集功能。无论对超宽带无线通信，还是现存的各种无线通信系统而言，宽带定向天线的研究都具有重要的实际价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计超宽带定向天线，提高其交叉极化性能的问题。通过采用三个不同结构的缝隙和多边形辐射贴片进行组合，提出一种结构简单、工作频带宽、交叉极化好、便于制作实现和集成的一种低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线。

本发明为解决以上技术问题采用如下技术方案：

一种低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线，包括介质基板、以及一个长宽与介质基板的长宽相等的非全封闭金属背腔；所述金属背腔是一个缺少上表面和前端面的长方体，其中，所述介质基板的顶层设置有多边形辐射贴片和微带馈线，其中，多边形辐射贴片与微带馈线直接相连，构成天线的馈电部分；所述介质基板的底层为屏蔽导体，所述金属背腔上表面的开口部分与介质基板的底层的屏蔽导体直接相连，使得介质基板作为该金属背腔的上表面；在所述屏蔽导体上，刻蚀有相互平行的第一缝隙、第二缝隙以及第三缝隙，其中第一缝隙的长度小于第二缝隙的长度，第二缝隙的长度小于第三缝隙的长度。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，所述第二缝隙为梯形缝隙，该梯形缝隙的渐变部分具有渐变角，该渐变角的范围为40°到70°。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙的形状为矩形、或矩形和三角形的组合而成的多边形，多边形辐射贴片的形状为矩形、三角形或其它多边形的组合形状。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，非全封闭金属背腔的高度范围为7.5mm到25mm。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，介质基板的介电常数为2至20。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，所述第一缝隙与第二缝隙、第二缝隙与第三缝隙的间距均小于4mm。

作为本发明的低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的进一步优化方案，所述第一、第二、第三缝隙覆盖区域与多边形辐射贴片覆盖区域相对应；其中多边形辐射贴片的顶端超出第一缝隙的上沿2.5mm；多边形辐射贴片的底端不超出第三缝隙的下沿。

本发明采用上述技术方案，具有以下技术效果：

本发明通过采用多边形辐射贴片和微带馈线组合构成低交叉极化特性的宽带背腔式多缝隙微带天线的馈电系统并将其置于介质基板的顶层，在获得相对带宽约为69%的工作频带的同时，较之传统宽带背腔式单缝隙微带天线其交叉极化性能显著提高，并通过引入非全封闭金属背腔使天线具有定向辐射特性。本天线结构简单，无需附加馈电部件；制作工艺简单、成本低廉，且其交叉极化性能好。

附图说明

图1是本发明天线的结构平面示意图、剖面图与三维立体示意图。其中图1a是平面示意图，图1b是剖面示意图，图1c是三维立体示意图。

图2是传统宽带背腔式单缝隙微带天线的结构平面示意图、剖面图与三维立体示意图。其中图2a是平面示意图，图2b是剖面示意图，图2c是三维立体示意图。

图3是利用IE3D软件计算的本发明天线结构反射系数频率特性图。

图4是利用IE3D软件计算的传统宽带背腔式单缝微带天线结构反射系数率特性图。

图5是利用IE3D软件计算的本发明天线的方向图。

图6是利用IE3D软件计算的传统宽带背腔式单缝微带天线的方向图。

图1中标号：1是介质基板，2是第一缝隙，3是第二缝隙，4是第三缝隙，5是多边形辐射贴片，6是微带馈线，7是非全封闭金属背腔,8是渐变角度。

图2中标号：11是介质基板，21是缝隙，31是矩形贴片，41是微带馈线，51是非全封闭金属背腔。