[发明专利]同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种槽缝天线，尤其是一种同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线。

背景技术

槽缝天线是振子天线的对偶天线，有着广泛的应用。但是，普通的槽缝天线不仅辐射槽缝本身的长度要有二分之一波长，而且辐射槽缝周围还需要较大的金属地面积，通常金属地的长度比槽缝的长度大二分之一波长，金属地的宽度比槽缝的宽度大二分之一波长。多极化MIMO可以有效的提高频谱效率和信道容量，为了将MIMO技术可以应用到体积小的终端，需要把不同极化的天线共址放置。较大的金属地会对天线的辐射产生遮挡效应，使得槽缝天线不适合共址多输入多输出(MIMO)应用，特别是用作多极化天线使用时，大的金属地将导致天线的交叉极化变差、天线端口之间的隔离变差，这些都将导致频谱效率和信道容量的下降。同时槽缝的阻抗很大，还使得槽缝天线馈电传输线的阻抗匹配比较困难。同时现代通信的发展还要求天线可以多频带工作、并且两个频带可以分别调节。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线，该天线不仅可以有多个工作频带，而且多个频带可以分别调节；该天线可以减小辐射槽缝的长度和金属地的面积，而且具有抑制交叉极化、改善隔离、减小遮挡的作用。

技术方案：本发明的同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线包括三个相互垂直放置的单极化的电容加载阶跃阻抗天线；每个单极化的电容加载阶跃阻抗天线包括介质基板、设置在介质基板上的金属地和辐射槽缝、同轴馈线；介质基板的一面是金属地，同轴馈线的外导体与金属地相贴连接；金属地上有辐射槽缝，辐射槽缝的形状是矩形，辐射槽缝位于金属地的中心；辐射槽缝的一端短路，另一端开路；在辐射槽缝靠近开路端部分，有数个电容并联跨接在辐射槽缝的两个边缘，使得辐射槽缝靠近开路端部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝；辐射槽缝的其余部分是高阻槽缝，高阻槽缝和低阻槽缝一起构成阶跃阻抗辐射槽缝，产生一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；金属化过孔穿越介质基板，一头与金属地相连，另一头在介质基板的另一面；同轴馈线的一端是天线的端口，同轴馈线另一端的内导体跨过高阻槽缝，在高阻槽缝的边缘，与金属地连接。

改变介质基板的厚度、磁导率和介电常数，可以改变高阻槽缝和低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变低阻槽缝的长度、低阻槽缝在辐射槽缝中的位置，可以调节辐射槽缝的电长度，以实现不同程度的天线小型化，还可以改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变加载电容的数量、容值和间距，可以调节低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

改变辐射槽缝的宽度，可以调节低阻槽缝和高阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率。

电容并联加载到辐射槽缝的两个边缘，不仅使得槽缝传输线的特性阻抗降低至易于与馈电传输线匹配额，而且还降低了槽缝传输线的相速，使得半波长辐射槽缝的长度减小，实现辐射槽缝进而天线的小型化。同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作频率主要由辐射槽缝的谐振频率确定，但是金属地的尺寸、同轴馈线内导体与辐射槽缝连接的位置也可以对天线的工作频率和匹配程度进行调节。由于辐射槽缝既有低阻槽缝又有高阻槽缝，构成了阶跃阻抗的辐射槽缝，不仅使得天线小型化，减小了交叉极化，也减小了金属地的尺寸，改善隔离和降低了金属地的遮挡效应，而且还可以使得天线有多个工作频带，而且改变低阻槽缝与高阻槽缝的相对长度和阻抗，可以分别调整两个工作频带的位置。由于辐射槽缝3是四分之一波长的谐振结构，比通常两端短路的二分之一波长的辐射槽缝长度要小一半，因此天线的整体尺寸也相应减少，遮挡效应进一步降低。

有益效果：本发明的同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线的有益效果是，该天线可以减小整个天线的电尺寸、实现小型化，同时该天线不仅可以有多个频带，而且多个频带可以分别调节，还具有抑制天线的交叉极化、改善端口之间隔离，和减少金属地的遮挡的作用。

附图说明

图1为同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线整体结构示意图。

图2为同轴馈电电容加载阶跃阻抗的三极化半槽天线中单极化的电容加载阶跃阻抗天线的结构示意图。