[发明专利]电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种槽缝天线，尤其是一种电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线。

背景技术

槽缝天线是振子天线的对偶天线，有着广泛的应用。但是，普通的槽缝天线不仅辐 射槽缝本身的长度要有二分之一波长，而且辐射槽缝周围还需要较大的金属地面积，通 常金属地的长度比槽缝的长度大二分之一波长，金属地的宽度比槽缝的宽度大二分之一 波长。多极化MIMO可以有效的提高频谱效率和信道容量，为了将MIMO技术可以应用 到体积小的终端，需要把不同极化的天线共址放置。较大的金属地会对天线的辐射产生 遮挡效应，使得槽缝天线不适合共址多输入多输出(MIMO)应用，特别是用作多极化 天线使用时，大的金属地将导致天线的交叉极化变差、天线端口之间的隔离变差，这些 都将导致频谱效率和信道容量的下降。同时槽缝的阻抗很大，还使得槽缝天线馈电传输 线的阻抗匹配比较困难。同时现代通信的发展还要求天线可以多频带工作、并且两个频 带可以分别调节。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线，该天线不 仅可以有多个工作频带，而且多个频带可以分别调节；该天线可以减小辐射槽缝的长度 和金属地的面积，而且具有抑制交叉极化、改善隔离、减小遮挡的作用。

技术方案：本发明的电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线包括三个相互垂直放置的 单极化的电容加载阶跃阻抗天线；每个单极化的电容加载阶跃阻抗天线包括介质基板、 设置在介质基板上的金属地和辐射槽缝、微带馈线；介质基板的一面是金属地，介质基 板的另一面是微带馈线的导带；金属地上有辐射槽缝，辐射槽缝的形状是矩形，辐射槽 缝位于金属地的中心；辐射槽缝的两端短路；在辐射槽缝中间部分，有数个电容并联跨 接在辐射槽缝的两个边缘，使得辐射槽缝中间部分的特性阻抗变低，形成低阻槽缝；辐 射槽缝的其余部分是高阻槽缝，高阻槽缝和低阻槽缝一起构成阶跃阻抗辐射槽缝，产生 一个频率较低的低频工作频带和一个频率较高的高频工作频带；金属地也是所述的微带 馈线的接地面，微带馈线的一端是天线的端口，微带馈线的导带的另一端跨过高阻槽缝 并伸展一段长度至终端，微带馈线的终端开路；微带馈线的导带有两部分构成，第一部 分导带是从天线的端口到其刚刚跨越高阻槽缝的位置，微带馈线的导带的其余部分为第 二部分导带。

改变介质基板的厚度、磁导率和介电常数，可以改变高阻槽缝和低阻槽缝的特性阻 抗，改变阶跃阻抗辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和 高频工作频带的工作频率。

改变低阻槽缝的长度、低阻槽缝在辐射槽缝中的位置，可以调节辐射槽缝的电长度， 以实现不同程度的天线小型化，还可以改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作 频带的工作频率。

改变第二部分导带的长度和宽度，可以改变天线的工作频率、工作频带的宽度和辐 射槽缝的电长度。

改变加载电容的数量、容值和间距，可以调节低阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗 辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工 作频率。

改变辐射槽缝的宽度，可以调节低阻槽缝和高阻槽缝的特性阻抗，改变阶跃阻抗辐 射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频工作频带的工作频率和高频工作频带的工作 频率。

电容并联加载到辐射槽缝的两个边缘，不仅使得槽缝传输线的特性阻抗降低至易于 与馈电传输线匹配额，而且还降低了槽缝传输线的相速，使得半波长辐射槽缝的长度减 小，实现辐射槽缝进而天线的小型化。电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线的低频工作 频带的工作频率和高频工作频带的工作频率主要由辐射槽缝的谐振频率确定，但是金属 地的尺寸、微带馈线导带在辐射槽缝的位置、第二部分导带的长度和宽度也可以对天线 的工作频率和匹配程度进行调节。由于辐射槽缝既有低阻槽缝又有高阻槽缝，构成了阶 跃阻抗的辐射槽缝，不仅使得天线小型化，减小了交叉极化，也减小了金属地的尺寸， 改善隔离和降低了金属地的遮挡效应，而且还可以使得天线有多个工作频带，而且改变 低阻槽缝与高阻槽缝的相对长度和阻抗，可以分别调整两个工作频带的位置。

有益效果：本发明的电容加载阶跃阻抗的三极化槽缝天线的有益效果是，该天线可 以减小整个天线的电尺寸、实现小型化，同时该天线不仅可以有多个频带，而且多个频 带可以分别调节，还具有抑制天线的交叉极化、改善端口之间隔离，和减少金属地的遮 挡的作用。