[发明专利]单层多频多辐射器天线

说明书

单层多频多辐射器天线涉及一种平面天线，该天线包括介质基板(1)、介质基板(1)上的金属地(2)、辐射槽缝(3)、上辐射贴片(4)、下辐射贴片(5)和微带馈线(6)；介质基板(1)的一面是金属地(2)和辐射槽缝(3)，另一面是上辐射贴片(4)、下辐射贴片(5)和微带馈线(6)的导带(11)；金属化过孔阵列把金属地(2)与辐射贴片相连；微带馈线(6)一端是天线端口(10)，微带馈线(4)另一端开路并跨过辐射槽缝(3)并伸展一段长度。该天线是多频带多辐射器工作，各个频带独立可调，辐射特性也可调，天线尺寸和交叉极化小。

技术领域

本发明涉及一种平面天线，尤其是一种单层多频多辐射器天线。

背景技术

平面天线是常用的天线，具有结构简单、加工方便等特性。平面天线一般有槽缝天线和贴片天线两大类。槽缝天线是振子天线的对偶天线，是全向辐射。但是，普通的槽缝天线不仅辐射槽缝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。较大的金属地会使得槽缝天线不适合多输入多输出 (MIMO)应用，导致天线的交叉极化变差，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。贴片天线由于接地面的存在，其辐射主向偏向贴片的一侧。把槽缝天线与贴片天线组合在一起，不仅可以多频多辐射器工作，还充分利用其不同的辐射特性为应用服务，单通常的缝隙耦合贴片天线或者缝隙加载贴片天线中，缝隙是不辐射的。如何把槽缝天线与贴片天线组合在一起仍然是一个挑战性的难题，特别是用单层基板实现更是困难，而且现代通信的发展不仅要求天线可以多频带工作，多个频带可以分别调节，还要求可以调节天线的辐射特性。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种单层多频多辐射器天线，该天线是单介质基板结构，有多个辐射器和多个工作频率；辐射器在介质基板两侧辐射的相对大小可以调节；多个辐射器共用一个馈电端口，不同辐射器的工作频率可以分别调节，而且可以调节到同一频率；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的作用。

技术方案：本发明的单层多频多辐射器天线包括介质基板、设置在介质基板上的金属地、辐射槽缝、上辐射贴片、下辐射贴片和微带馈线；介质基板的一面是金属地，介质基板的另一面是上辐射贴片、下辐射贴片和微带馈线的导带；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，其槽缝的两个边缘，分别有上排金属化过孔阵列和下排金属化过孔阵列，上排金属化过孔阵列穿越介质基板，一头与金属地相连，另一头在介质基板的另一面与上辐射贴片相连，下排金属化过孔阵列穿越介质基板，一头与金属地相连，另一头在介质基板的另一面与下辐射贴片相连；上辐射贴片和下辐射贴片的形状是矩形，两者之间有一个缝隙；金属地也是所述的微带馈线的接地面，微带馈线导带的一端是天线的端口，微带馈线导带的另一端跨过辐射槽缝并伸展一段长度至微带馈线终端，微带馈线终端开路。

上排金属化过孔阵列和下排金属化过孔阵列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；辐射槽缝因此具有阶跃阻抗的特性，产生一个频率较低的低频槽缝工作频带和一个频率较高的高频槽缝工作频带；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，改变辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频槽缝工作频带和高频槽缝工作频带。

上辐射贴片和下辐射贴片分别构成两个单独的辐射器，上辐射贴片和下辐射贴片也可以构成一个组合辐射器，改变上辐射贴片和下辐射贴片的长度，可以改变上辐射贴片和下辐射贴片的工作波长，也改变了组合辐射器的工作波长。

改变缝隙的宽度，可以调节上辐射贴片在介质基板两侧的辐射比，可以调节下辐射贴片在介质基板两侧的辐射比，可以调节上辐射贴片和下辐射贴片的组合辐射器在介质基板两侧的辐射比。

上排金属化过孔阵列或者下排金属化过孔阵列中，改变相邻金属化过孔的间距，可以调节低阻槽缝的特性阻抗，改变辐射槽缝的高低阻抗比，进而改变天线的低频槽缝工作频带和高频槽缝工作频带。