[实用新型]基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线，尤其涉及一种基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线。

技术背景

天线作为通信系统中的一个重要的无线电设备，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。微带天线正是因为满足了上述要求而深受人们的关注，近年来的应用也越来越广泛。但是微带天线的单元增益一般为6 dBi~8 dBi，因此常采用由微带贴片单元组成的微带阵列天线来获得更大的增益或实现特定的方向性。阵列天线可以实现单个天线所无法实现的复杂功能，具有更大的灵活性、更高的信号容量，能显著提高系统的性能。

对于微带贴片天线，很多科学家近几年的研究都只是在贴片的结构上有所创新，科学家提出了介电系数和磁导率均为负的双负介质。经过几十年的发展，大多数双负介质都是由谐振环和细导线组合而成。特异材料由于具有独特的性质而呈现出许多反常的物理光学现象而得到科学界的广泛重视。广义地，特异材料包括以下3类：具有负介电常数的电谐振特异材料、具有负磁导率的磁谐振特异材料以及具有介电常数和磁导率同时为负的左手材料。目前，特异材料已在光学、太赫兹电磁波和微波等领域得到了初步应用，展现出了一定的应用潜力。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术在无线局域网中损耗大，增益低的不足，提供一种基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线包括微带基板、凹型辐射贴片、阻抗匹配输入传输线、矩形金属接地板；微带基板的上表面设有凹型辐射贴片、阻抗匹配输入传输线，凹型辐射贴片底部与阻抗匹配输入传输线相连，微带基板的下表面设有矩形金属接地板，矩形金属接地板表面设有螺旋形环缝谐振器，螺旋形环缝谐振器包含20个等间距排列的螺旋形环缝谐单元，间距为0.2mm～0.3mm。

所述的微带基板为teflon材料。所述的微带基板的长为24mm～26mm，宽为23mm～26mm。所述的凹型辐射贴片的长为17mm～18mm，宽为17～18mm。凹型槽深度为6mm～7mm，宽为8 mm～9 mm。所述的阻抗匹配输入传输线的宽为5.5mm～6.6mm，长度为11 mm～12 mm。所述的凹型辐射贴片与阻抗匹配输入传输线采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。所述的螺旋形环缝谐单元环的宽度为0.2mm～0.3mm，最外层边长为4mm～4.5mm。

本实用新型采用接地板开槽技术，并且微带基板使用teflon材料，具有增益高，损耗低，成本低，交叉极化特性和辐射特性好，结构简单，便于集成。

附图说明

图1是基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线的结构主视图；

图2是基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线的结构后视图；

图3是基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线的插入损耗图；

图4是基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线在5.5GHz时的E面辐射方向图；

图5是基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线在5.5GHz时的H面辐射方向图。

具体实施方式

如图1所示，基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线包括微带基板1、凹型辐射贴片2、阻抗匹配输入传输线3、矩形金属接地板4；微带基板1的上表面设有凹型辐射贴片2、阻抗匹配输入传输线3，凹型辐射贴片2底部与阻抗匹配输入传输线3相连，微带基板1的下表面设有矩形金属接地板4，矩形金属接地板4表面设有螺旋形环缝谐振器5，螺旋形环缝谐振器5包含20个等间距排列的螺旋形环缝谐单元6，间距为0.2mm～0.3mm。

所述的微带基板1为teflon材料。所述的微带基板1的长为24mm～26mm，宽为23mm～26mm。所述的凹型辐射贴片2的长为17mm～18mm，宽为17～18mm。凹型槽深度为6mm～7mm，宽为8 mm～9 mm。所述的阻抗匹配输入传输线3的宽为5.5mm～6.6mm，长度为11 mm～12 mm。所述的凹型辐射贴片2与阻抗匹配输入传输线3采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。所述的螺旋形环缝谐单元6环的宽度为0.2mm～0.3mm，最外层边长为4mm～4.5mm。根据设计需要，可改变螺旋形环缝谐单元6的横向间距或者螺旋形环缝谐单元6的环的边长，提高定向性，改善天线性能。

实施例1

基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线：

选择介电常数为2.65的teflon材料制作微带基板，厚度为2 mm。微带基板的长为25mm，宽为25mm。凹型辐射贴片的长为17.5mm，宽为17mm，凹槽深度为6.2mm，宽为8 mm。阻抗匹配输入传输线的宽为6mm，长为11.6mm。凹型辐射贴片与阻抗匹配输入传输线采用微带线馈电连接，特性阻抗为50Ω。螺旋形环缝谐单元环的宽度为0.2mm，最外层边长为4mm。基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线的各项性能指标采用CST软件进行测试，所得的插入损耗曲线如附图3。由图可见，-10dB以下的工作频段分别为5.4-5.6GHz，中心频率在5.5GHz,完全可以符合Wimas频段标准。图4-5所示为基于螺旋形环缝结构的微带贴片天线在5.5GHz时的E面和H面方向图，从图中可以看出，增益为6.7dBi，半功率波瓣宽度为83.6°。