[发明专利]宽带印刷小型化对数周期天线

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带天线小型化技术。

背景技术

对数周期天线产生于20世纪50年代末，是根据“相似”概念构成的非频变天线的一种类型，具有很好的宽频特性，在宽带无线传输中有着广泛的应用。在微波波段，可以作为反射面天线或者透镜天线的照射器、相控阵天线的辐射单元等；在超短波波段，可以作为全频道的电视接收天线或应用于其它宽频带场合；在短波波段，它是目前唯一的能利用一副天线工作于整个短波波段并保持优良电性能的宽带天线。随着我们使用频段的不断增高，对数周期天线也越来越小，其带来的好处就在于能够通过印刷电路板的工艺完成对其的加工。同时我们也可以更加便捷对其进行形状等结构特性的改进，以使之达到我所需要的小型化，宽频带的效果。一般的传统对数周期天线及初期的印刷对数周期天线存在一些缺陷，主要问题是其尺寸过大，天线大小由最低工作频率(波长最长)而决定。在此情况下印刷电路板尺寸较大，严重地限制了天线的应用空间。通常的分形方式能够使天线尺寸缩减比例普遍小于30％，超过30％的分形情况加工将过于复杂。对于低频段的振子而言，常见的“T”型结构会出现上下表面金属重合的情况，从而导致严重的耦合，对天线特性产生极大破坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的对数周期天线尺寸过大，导致印刷电路板尺寸较大的问题，提供一种宽带印刷小型化对数周期天线。

本发明所述的宽带印刷小型化对数周期天线的馈线两侧共有14个阵子，其中一侧的七个阵子从短阵子向长阵子方向依次为一号阵子至七号阵子，另一侧的七个阵子从短阵子向长阵子方向依次为八号阵子至十四号阵子；

一号阵子、二号阵子、三号阵子、八号阵子、九号阵子和十号阵子均为“一”字形；

四号阵子、五号阵子、十一号阵子、十二号阵子和十三号阵子均为“T”形；

六号阵子、七号阵子和十四号阵子均为“山”字形。

本发明采用后馈形式的驻波结构，在辐射特征保持不变的情况下，通过对其尺寸进行优化，尺寸能够减小50％以上，进而使得印刷电路板尺寸大大减小，增大了天线的应用空间。

附图说明

图1为实施方式一中的馈电结构原理图；

图2为实施方式一所述的宽带印刷小型化对数周期天线的结构示意图；

图3为实施方式二中的“一”字形阵子的尺寸定义；

图4为实施方式二中的“T”形阵子的尺寸定义；

图5为实施方式二中的“山”字形阵子的尺寸定义；

图6为实施方式二中的阵子间距的定义；

图7为实施方式三中的七号阵子与渐变线的距离的定义；

图8为实施方式二中，反射系数与频率的关系的仿真结果；

图9为实施方式二中，工作频率为8GHz时，E面与H面的辐射特性；

图10为实施方式二中，工作频率为12GHz时，E面与H面的辐射特性；

图11为实施方式二中，工作频率为18GHz时，E面与H面的辐射特性。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式所述的宽带印刷小型化对数周期天线，该对数周期天线的馈线两侧共有14个阵子，其中一侧的七个阵子从短阵子向长阵子方向依次为一号阵子1至七号阵子7，另一侧的七个阵子从短阵子向长阵子方向依次为八号阵子8至十四号阵子14；

一号阵子1、二号阵子2、三号阵子3、八号阵子8、九号阵子9和十号阵子10均为“一”字形；

四号阵子4、五号阵子5、十一号阵子111、十二号阵子12和十三号阵子13均为“T”形；

六号阵子6、七号阵子7和十四号阵子14均为“山”字形。

如图1所示，为使馈电更加方便，本实施方式所述的宽带印刷小型化对数周期天线采用后馈形式的驻波结构，而不采用一般对数周期天线使用的前馈行波结构。通过短路子中心馈电带条15与顶面带条连接，这样中心馈电带条与底面带条共同构成一对平行的终端短路传输线。而中心馈电带条与其底面金属带条开路，共同构成了终端开路的另一对传输线，由于终端短路时反射系数为-1，开路时为1，使得两对传输线上传输的导行电磁波相位差180度，从而完成对同一位置上一对振子的对称馈电。

为了增大尺寸缩减比例，本实施方式采用终端加载的方式。加载阵子选用“T”型结构和“山”字形结构，使用端电容效应来完成。为减小耦合，将“T”型结构末端加载过长的部分折回，形成“山”字形结构，仿真结果证明：折回与不折回的辐射效果差距不大，而互耦带来的破坏则大大减小。