[发明专利]基于共面波导馈电的蝶形缝隙天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术，特别涉及无线通信系统中小型化宽带天线，具体为一种基于共面波导馈电的蝶形缝隙天线。

背景技术

随着无线通信快速发展，全球定位系统、卫星通信、个人通信等通信系统对天线的宽频带和小型化提出了更高的要求。宽频带天线能覆盖多个频段，可以减少通信系统所需要天线的数目，从而能降低系统造价，减轻重量。

蝶形缝隙天线因带宽较宽、更小型化等优点，受到了广泛关注。传统共面波导(CPW)馈电的蝶型天线的结构如图1所示，共面波导中心导带两边的缝隙长度和宽度都相同。经过众多学者的不断努力，出现了多种展宽带宽的方法，如将蝶型天线与阵子天线结合，可以得到10.32%的宽带宽(顾东华等，共面波导馈电蝶形开口振子缝隙天线，微波学报，27(2007),25-28)；采用矩形边的蝶形缝隙，得到了67%的阻抗带宽(苏晓恩等，共面波导馈电宽带矩形边蝶形缝隙天线的仿真分析与设计，微波学报，22(2006),35-39)。现有技术实现的阻抗带宽较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型化、超宽带、增益稳定的基于非对称共面波导馈电的蝶形缝隙天线，不但具有良好的宽带阻抗特性，而且具有相对平坦的增益特性，而天线面积并不增加。

本发明的构思如下：本发明主要由蝶形缝隙及为其馈电的非对称共面波导组成，调节共面波导其中一个缝隙的长度，形成的非对称共面波导可以调整天线阻抗，改善其阻抗匹配，使多个分离的频带连在一起，从而得到了一种超宽带的天线。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于共面波导馈电的蝶形缝隙天线，包括接地板、介质基板，接地板刻蚀蝶形缝隙,选择介质基板中心为坐标原点，两蝶形缝隙关于X轴左右对称,采用共面波导馈电，所述的共面波导馈电为非对称的共面波导馈电；所述蝶形缝隙内部加载有环形导带。

所述的非对称共面波导由中心导带和第一缝隙和第二缝隙构成，第一缝隙加长并弯曲，形成非对称的共面波导。

所述环形导带为三角形环形导带。

与现有技术相比本发明具有如下优点：通过采用非对称共面波导馈电，改善了天线的阻抗特性，大大提高了天线的带宽，使蝶形缝隙天线可工作在2.76～8.1GHz，相对带宽达到150.84%。通过在蝶形缝隙中加载三角形环形导带，改善了天线的增益特性，使天线在工作频带内的增益更平坦。

附图说明

图1为传统共面波导馈电的蝶形缝隙天线结构示意图

图2为本发明所述的非对称共面波导馈电的蝶形缝隙天线结构示意图

图中：1-接地板，2-介质基板，3-蝶形缝隙，4-、5-非对称共面波导第一缝隙和第二缝隙，6-非对称共面波导中心导带，7-三角形环形导带

图3为本发明所述宽带天线的S₁₁

图4为本发明所述宽带天线的阻抗特性

图5为本发明所述宽带天线的增益

图6为本发明所述宽带天线在4GHz和6GHz的方向图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：

如附图2所示，本发明所述的采用非对称共面波导馈电的蝶形缝隙天线包括接地板1和介质基板2，选择介质基板中心为坐标原点，接地板1上刻蚀有作为辐射单元的蝶形缝隙3和为蝶形缝隙馈电的非对称共面波导，蝶形缝隙3关于X轴对称，为改善低频增益，在蝶形缝隙内加载了三角形的环形导带7；非对称共面波导由中心导带6和两边的缝隙4,5组成，其中右边的缝隙4被弯曲，长度增加，形成了两边缝隙长度不等的非对称共面波导。

附图3示出了采用非对称共面波导馈电的蝶形缝隙天线S₁₁的频率特性(图中曲线2)，其中横坐标代表频率变量，单位为GHz，纵坐标代表幅度变量，单位为dB。为方便比较，图中还给出了采用传统共面波导馈电的天线的S₁₁(图中曲线1)，可以看出，对于传统的采用共面波导馈电的天线，有三个谐振频率f₁=3.28GHz，f₂=7.0GHz，f₃=10.66GHz。三个工作频带彼此隔开，形成三个单独的频带，当采用非对称共面波导馈电时，馈电缝隙的加长改善了天线的阻抗匹配，三个频带连接在一起，使天线的工作频带为2.76～8.1GHz，绝对带宽为5.34GHz，相对带宽为150.84%，被大大展宽。