[发明专利]一种低剖面双层印刷超宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于超宽带系统的小型化天线，更具体地说，是指一种工作于S波段和C波段的高增益、定向性、低剖面的双层印刷天线。 

背景技术

20世纪80年代，随着电子科学技术的进步，通信、雷达等无线电系统的频带越来越宽，信号脉冲越来越窄，电磁频谱越来越拥挤，人们开始重视和研究超宽带(UWB)电磁学。1990年前后，人们用各种时域数值方法得到了Maxwell方程的严格瞬态解，从而为超宽带电磁学奠定了坚实的理论基础。超宽带脉冲源、超宽带天线和超宽带接收技术都有了突破，极大地促进了超宽带电磁学的研究，超宽带通信、超宽带雷达等应运而生，超宽带电磁学在成像、目标特性、反隐身技术、微波时域测量技术、微波定向传输等方面都得到了广泛的应用。天线作为UWB无线通信的关键部件，其性能直接影响到通信质量。由于UWB通信的特殊要求，对天线理论与实现技术提出了新的挑战。 

近年来，随着通讯技术的迅猛发展，超宽带天线广泛应用于无线通信，超宽带雷达，卫星通信等领域，在家庭网络及移动通信等方面也有广泛的需求，因此设计一种结构简单，性能良好的超宽带天线具有重要的现实意义。超宽带天线具有很宽工作频带。在此频段内，天线的特性如输入阻抗、效率、波瓣指向、波瓣宽度、副瓣电平、方向系数、增益、极化等都在允许的范围内。传统的超宽带天线形式有螺旋天线，对数周期天线，加脊喇叭天线和渐变槽线天线等，但是它们大部分的尺寸都比较大，剖面较高，因而应用受到很大限制。其中渐变槽线天线具有易加工，成本低，高增益和良好的定向辐射特性，但是这种天线在高频段辐射效率较低，远场辐射方向图会出现裂瓣，且容易产生交叉极化问题。 

随着移动通信技术，空间技术和超宽带电子技术的发展，各种电子设备均向小型化与微型化发展，天线作为无线电子系统必不可少的部件也必然向小型化方向发展。在过去的十年中，人们开始注意到UWB技术在未来高速无线通信方面的巨大潜力。随着这项技术的快速发展，高性能UWB天线成为UWB系统中非常关键的部分，很多研究围绕着UWB天线展开。一些新型的超宽带天线，如带有反射器的振子天线等，它们虽都具有良好的性能，但是剖面普遍较高，而且加工复杂，特别是一些有非平面反射器的天线，它们的应用不够灵活。 

在超宽带天线中，印刷单极子天线由于其体积小，宽阻带，低造价的优点，被认为非常有前景。与此同时，一些具有相同优点的印刷偶极子天线也被设计出来。基于此，本发明设计了一种工作于S波段和C波段的高增益、定向性、新型的双层印刷振子天线，不但实现了小型化，而且具有很宽的频带和很高的增益。 

发明内容

本发明的目的是提供一种工作于S波段和C波段的新型的低剖面双层印刷超宽带天线，该天线采用巴伦馈电，既有小的尺寸，又有极低的剖面，而且在整个带宽范围内有很高的增益和很好的方向性，因而在超宽带通信领域有很好的应用前景。 

本发明的一种低剖面双层印刷超宽带天线，该天线包括有横向介质板(1)、纵向介质板(2)、反射板(3)、基板(4)和支撑柱(5)；横向介质板(1)的底部与反射板(3)的上部之间的间距18mm；横向介质板(1)与反射板(3)之间安装有四根支撑柱(5)，纵向介质板(2)置于横向介质板(1)与反射板(3)之间的中部，反射板(3)置于基板(4)的上方；所述横向介质板(1)的上板面上设有第一背条(101)、第二背条(102)，第一背条(101)和第二背条(102)为结构相同圆弧形段，所述圆弧形段是采用覆铜技术将铜蚀刻在横向介质板(1)上形成；所述横向介质板(1)的下板面上安装有A振子(103)、B振子(104)；横向介质板(1)、第一背条(101)、第二背条(102)、A振子(103)和B振子(104)构成第一天线单元；所述纵向介质板(2)的一板面上安装有A梯形微带线(201)，所述纵向介质板(2)的另一板面上安装有B梯形微带线(202)；所述纵向介质板(2)的下部焊接在同轴线缆接头(6)上；纵向介质板(2)、A梯形微带线(201)和B梯形微带线(202)构成巴伦，也是第二天线单元；反射板(3)和基板(4)形成第三天线单元。所述双层印刷超宽带天线能够工作于S波段和C波段。所述双层印刷超宽带天线在2.8GHz～6.2GHz的范围内，其驻波系数小于2。所述双层印刷超宽带天线在3GHz处增益达到9.8dB，在频段2.8GHz～6.2GHz范围内，增益大于6.7dB。 

本发明低剖面双层印刷超宽带天线的优点在于：