[实用新型]一种极低剖面低频微带天线

说明书

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种极低剖面低频微带天线，包括从上向下依次设置的带有U型槽的辐射贴片、第一介质基板、金属接地层、第二介质基板和背面馈电微带线结构，带有U型槽的辐射贴片和背面馈电微带线结构通过金属馈电探针连接馈电。本实用新型具有很低的剖面高度，小型化，贴片中心直连背面微带线式馈电，损耗小，对正面的辐射影响小，不会引入不需要的交叉极化，同时具有便于安装等优点，结构简单，易于低成本批量生。

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种极低剖面高度、小型化、工作在低频的微带贴片天线。

背景技术

微带贴片天线因其成本低、剖面低、重量轻、易加工制造和能与有源器件集成等诸多优点，广泛应用于各种通信系统中，但是其主要缺点也很明显，一是微带贴片天线是谐振式结构，带宽较窄，尤其是厚度越薄，相对带宽越小；二是微带天线有导体和介质损耗，会激励表面波，辐射效率因此下降；三是微带天线的功率容量较小。因此，如何扬长避短，研究在低功率发射和接收应用场合下，微带天线在薄厚度、小型化的基础上增加其带宽和降低损耗是微带天线研究的热点。

常规的微带天线宽频带技术研究主要集中在以下几个方面：

1.降低等效电路Q值，如增大厚度，降低ε_r，增大tanδ等，但是增大厚度破坏了微带天线的低剖面高度的优点，增大tanδ会使损耗增大，降低辐射效率；

2.附加寄生贴片，采用双面或多层结构等，但是这种改进会使得天线结构复杂，破坏了微带天线固有的低剖面，体积小，易制造的优点；

3.改进馈电方法，比如电磁耦合馈电，L形探针馈电，巴伦馈电等，但是这些方法会使得馈电复杂，不易集成，大幅增加了阵列天线的设计难度。

近些年来，业界发展了一些扩展带宽的方案，通过在辐射贴片表面开槽来构造双频谐振特性，从而增强带宽，也取得了不错的进展。1995年K.-F.Lee提出了加载U型缝隙来展宽带宽，实现了微带天线在厚度26.9mm，h/λ＝0.08时，带宽增加到47％，K.-F.Lee也凭此成果荣获2009年的John Kraus奖，随后几年里，K.-F.Lee在U形槽天线的基础上，相继实用新型出了E型槽天线，半U形槽天线，半E形槽天线，多U形槽天线和四分之一波长U形槽天线等多项带宽增强的微带天线，大大拓展了微带天线的适用范畴；2001年Yang Fang、2003年Weigand S、2004年Ge Yuehe等人独立在对E形微带天线的性能研究中，实用新型了阻抗带宽能达到30％以上的微带天线，大大拓展了E形天线使用；后来又增加层叠结构的E形微带天线，其阻抗带宽可达40％以上。但是以上这些天线都是采用厚基板(0.1λ₀左右，λ₀为中心频率波长)，并未考虑对天线剖面的降低，厚度过大，不适用于需要极低剖面应用场景。

实用新型内容

本实用新型提供了一种极低剖面低频微带天线，具有极低剖面、带宽高，可工作在低频等优点。

为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：一种极低剖面低频微带天线，包括从上向下依次设置的带有U型槽的辐射贴片、第一介质基板、金属接地层、第二介质基板和背面馈电微带线结构，带有U型槽的辐射贴片和背面馈电微带线结构通过金属馈电探针连接馈电。

作为本实用新型的优化方案，带有U型槽的辐射贴片上的开槽为半U形槽。

作为本实用新型的优化方案，第一介质基板的厚度为0.0055λ₀，λ₀为中心频率波长。

作为本实用新型的优化方案，背面馈电微带线结构的一端连接金属馈电探针，背面馈电微带线结构的另一端连接共面波导式馈电结构。

作为本实用新型的优化方案，第一介质基板为Rogers5880板。

作为本实用新型的优化方案，背面馈电微带线结构的线宽为0.78mm。