[实用新型]一种具有阶梯结构的椭圆形缝隙超宽带平面缝隙天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信天线技术领域，具体涉及一种具有阶梯结构的椭圆形缝隙超宽带平面缝隙天线，适用于超宽带无线通信系统。

背景技术

随着近年来无线通信技术的迅猛发展，对天线体积和性能的要求也不断提升，超宽带天线具有带宽高、功耗低、传输速率快、抗干扰能力强等特点而被大量应用于无线通信系统中。在超宽带平面天线的研究与设计中，缝隙天线具备体积小、成本低、结构简单、易集成等优点，与贴片天线相比，缝隙天线能够实现较大的带宽，并且对加工精度要求较低，因此，能够满足现代超宽带无线通信系统的发展需求。缝隙天线主要包括窄缝天线和宽缝天线两类，其馈电方式主要为微带馈电和共面波导馈电。窄缝天线的缝宽远小于缝长，一般通过调整馈电位置补偿缝隙电抗，使输入阻抗与特性阻抗相匹配，达到展宽频带的目的，但窄缝天线由于受到缝隙自身电抗的影响，阻抗带宽一般限制在32％左右。宽缝天线的设计一般在地板上开一个较宽的缝隙，缝隙结构一般采用近似矩形或近似椭圆形缝隙，辐射与馈电部分与超宽带单极子天线的设计相似，采用特殊的几何组合结构实现超宽带范围内的阻抗匹配。近年来，对于宽缝天线的研究主要通过采用不同的缝隙形状和调整天线馈源结构不断提高天线的阻抗带宽。缝隙形状的大小与天线的带宽有着密切的关系，例如，采用近似矩形缝隙时，缝隙的长宽比对天线的带宽影响较大，采用近似椭圆形缝隙时，椭圆形的轴比对天线带宽影响较大，同时，对馈电结构的改进同样能够获得很大的阻抗带宽。非专利文献1公开了矩形缝隙圆形馈电超宽带天线、矩形缝隙梯形馈电超宽带天线和多边形缝隙方形馈电超宽带天线，缝隙结构采用矩形或多边形缝隙结构，馈电单元采用圆形或梯形，通过共面波导馈电，三种天线都能够满足超宽带系统的需求，但三种天线的设计尺寸较大。非专利文献2公开了一种新颖的微带馈电椭圆缝隙超宽带天线，介质基板地面接地板上采用椭圆缝隙，介质基板的另一面采用渐变微带馈电，馈线末端有一个横向窄长贴片并接一个扇形终端，在椭圆缝隙正中加了一个垂直矩形贴片，增强天线的匹配特性，但该天线的设计尺寸较大，而且阻抗带宽相对较窄，仅达到3.8～9.2GHz。专利文献1公开了一种低驻波比超宽带平面缝隙天线，宽缝隙为多边形外加半椭圆形组合形状，微带馈线导带由渐变微带线和三叉微带线导带组成，采用椭圆环形馈源终端，驻波比不大于1.5的阻抗带宽覆盖0.8～3.0GHz，可见该天线可用带宽有限，而且采用微带馈电地板与馈源位于介质基板两侧，会导致天线剖面较大，不利于集成或共形，因此，辐射单元与地板共面的天线是目前研究的热点。

引用文献列表

非专利文献

非专利文献1：乐永波，印制缝隙天线的设计与研究，哈尔滨工程大学硕士学位论文，2012：21-33.

非专利文献2：兰敏等，一种新颖的微带馈电椭圆缝隙超宽带天线研究，电子元件与材料，2013，32(10)：49-51.

专利文献

专利文献1：中国专利授权公告号CN102110892B

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有阶梯结构的椭圆形缝隙超宽带平面缝隙天线，能够覆盖多个无线通信频段，尺寸小，结构简单，加工方便，成本低廉，便于集成在射频电路中满足超宽带通信系统需求。

本实用新型的技术方案是：一种具有阶梯结构的椭圆形缝隙超宽带平面缝隙天线，由印制在介质基板上的拱形馈源终端(1)、矩形共面波导馈线(2)、地板(3)和外接的同轴接头(4)构成，其特征在于：所述的拱形馈源终端(1)为半圆形与矩形组合而成的金属贴片，上半部分为半圆形，下半部分为矩形，位于介质基板的中心，所述的矩形共面波导馈线(2)位于天线中轴上，上端与拱形馈源底部中心对接，下端与地板下边缘平齐，所述的地板(3)为具有阶梯结构的椭圆形缝隙(5)的金属贴片，具有阶梯结构的椭圆形缝隙(5)上半部分为半椭圆形，下半部分对下半椭圆对称进行切角处理形成阶梯结构，阶梯结构的下转折点位于椭圆圆周上，所述的同轴接头(4)位于介质基板下端中轴上，与矩形共面波导馈线(2)和地板(3)的下边缘相连接。