[发明专利]一种定向小型化多频点外置天线及其设计方法

权利要求书

1.一种定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述定向小型化多频点外置天线包括介质基板和分别敷设于介质基板两侧的接地板和天线导线层，所述天线导线层包括耦合浇注孔孔隙长边泄露电磁波信号的宽频复合导线与耦合浇注孔孔隙短边泄露电磁波信号的蝶形缝隙辐射单元；所述宽频复合导线包括平面单级子导线与蝶形辐射单元，所述蝶形辐射单元与所述平面单级子导线无缝连接，所述蝶形缝隙辐射单元由蝶形辐射单元引入LSPeano型缝隙构成。

2.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述定向小型化多频点外置天线的中心馈电点处设有贯穿接地板、介质基板和天线导线层的通孔，用于连接同轴射频接头。

3.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述平面单级子导线，其谐振频率f₀采用以下公式确定：

式中，c为光速，ε_re为介质基板的相对介电常数，f₀为平面单级子天线的工作频率，L_losf为平面单级子天线的长度。

4.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述蝶形辐射单元的特性阻抗Z₀与半顶角θ₀、臂长l₀之间的关系为：

Z₀＝120*ln cot(θ₀/2) (2)

5.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述蝶形辐射单元的谐振频率f_r与蝶形辐射单元结构尺寸之间的关系为：

式中：λ为所述蝶形辐射单元输入阻抗带宽的低端频率所对应的波长，f_r为所述蝶形辐射单元的谐振频率，h为所述蝶形辐射单元的介质基板的厚度，ε_re为介质基板的相对介电常数，X_e为等效介电常数，c为真空中光速，H为所述蝶形辐射单元的纵向总长度，w为所述蝶形辐射单元底边长度，w₁为所述蝶形辐射单元左右对称部分交点的连线长度，w_i为所述蝶形辐射单元双臂中点连线长度。

6.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述蝶形缝隙辐射单元内引入2对LS Peano型缝隙，LS Peano型缝隙的长度为：

式中，L_solt为LS Peano型缝隙长度，c为光速，ε_re为介质基板的相对介电常数，f₁为蝶形缝隙辐射单元的工作频率。

7.根据权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线，其特征在于，所述宽频复合导线的检测带宽为0.8GHz～3GHz，所述蝶形缝隙辐射单元的检测带宽为10GHz～10.5GHz。

8.一种应用于权利要求1所述的定向小型化多频点外置天线的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：确定定向小型化多频点外置天线的基本结构参数；

步骤2：确定耦合浇注孔孔隙长边泄露电磁波信号的宽频复合导线的基本结构参数，所述宽频复合导线包括蝶形辐射单元与平面单级子导线复合，通过仿真优化，确定宽频复合导线的第一初始结构参数；

步骤3：确定耦合浇注孔孔隙短边泄露电磁波信号的蝶形缝隙辐射单元的基本结构参数，蝶形缝隙辐射单元内引入2对LS Peano型缝隙，改变蝶形辐射单元表面的电流流经路径，调节电荷分布区间，激起多次模，通过仿真优化，确定蝶形缝隙辐射单元的第二初始结构参数；

步骤4：根据所述第一初始结构参数和所述第二初始结构参数，建立包含宽频复合导线与蝶形缝隙辐射单元复合结构的定向小型化多频点外置天线模型，计算其驻波比与回波损耗；

步骤5：基于所述驻波比和所述回波损耗优化调整确定最佳参数；

步骤6：根据所述最佳参数制作定向小型化多频点外置天线。