[发明专利]一种具有非闭合地板的N形终端平面缝隙天线

说明书

本发明公开了一种具有非闭合地板的N形终端平面缝隙天线，由介质基板、印制在介质基板上的N形馈源终端、叉形共面波导馈线、非闭合矩形缝隙地板和外接的同轴接头构成。N形馈源终端的半圆环和矩形的尺寸决定了天线的中心频率，调节N形馈源终端中小半圆环内半径的尺寸可以实现天线的宽频带特性，矩形宽缝隙通过圆弧过渡并对称增加矩形凸起可以调节并展开天线的阻抗带宽，采用叉形共面波导馈线能够调节阻抗匹配，采用非闭合矩形缝隙地板可以进一步减小天线的整体尺寸。该天线具备结构新颖、加工方便、容易集成等特点，在工作频段内辐射特性和增益特性良好，适用于X波段无线通信系统。

技术领域

本发明涉及无线通信天线技术领域，具体涉及一种具有非闭合地板的N形终端平面缝隙天线，适用于X波段无线通信系统。

背景技术

随着近年来无线通信技术的不断发展，要求减轻设备重量、减小设备体积、降低设备功耗，满足轻量化的需求。X波段天线被广泛应用于探测制导、空间研究、卫星通信等领域中，已经受到相关研究人员的重点关注，但该领域的研究成果相对较少。缝隙天线具备体积小、加工精度要求低、容易与其它设备集成等优点，与传统天线相比，缝隙天线的设计更为灵活，无需增加阻抗匹配网络，方便批量生产，因此，能够满足现代无线通信系统的发展需求。缝隙天线的馈电方式主要有微带馈电和共面波导馈电两种方式，共面波导馈电方式将馈源和地板设计在同一平面，方便天线的共形和集成。缝隙天线的设计一般在地板上开一个较宽的缝隙，缝隙结构一般采用近似椭圆形或近似矩形缝隙，辐射与馈电部分与单极子天线的设计类似，采用特殊的几何组合结构调节阻抗匹配。采用矩形缝隙能够得到较宽的阻抗带宽，调节矩形缝隙的长度、宽度可以优化阻抗匹配，例如非专利文献1公开了一种宽带宽缝隙共形天线，该天线在介质基板上端开一个矩形缝隙，采用共面波导方式馈电，通过矩形共面波导导带作为馈源对缝隙进行激励，改变矩形缝隙的尺寸调整谐振点的位置，调节矩形导带的长度实现阻抗匹配，该天线的优点是剖面低、易于共形，但天线的整体尺寸较大。采用共面波导导带开路馈电可以获得一定的带宽，调节导带的长度和导带与地板的缝隙可以获得良好的阻抗匹配，例如专利文献1公开了一种X波段探针馈电的背腔槽天线，由馈电探针、背腔、地板和同轴接头组成，在地板上开一个菱形槽，相当于缝隙天线的宽缝，矩形背腔内部填充空气，矩形背腔和菱形槽向外辐射电磁波，通过馈电探针对背腔槽进行馈电，工作带宽8～12GHz，该天线具有宽频带、尺寸小和增益稳定等优点，但该天线结构设计较为复杂，增加的背腔不利于天线的集成设计，且辐射方向为定向辐射，限制了其应用范围。缝隙天线的辐射与馈源结构类似于单极子天线，采用特殊的几何组合结构实现宽频带范围内的阻抗匹配，例如专利文献2公开了一种多山字形双频印刷缝隙天线，由矩形馈线、多山字形辐射单元、金属接地板组成，多山字形辐射单元由多个对称的L形贴片组成，均匀分布在矩形馈线的左右两侧，该天线虽然具有双频特性，但设计制作比较复杂，工作频带较窄，工作带宽范围内的增益稳定性也无法确定。共面波导馈电的宽缝隙天线已经成为当前研究的热点，需要合理优化天线整体尺寸、缝隙结构、馈源形状，得到宽频带、小型化的天线，满足各类无线通信系统的应用需求。

引用文献列表

非专利文献

非专利文献1：韩振平，宽带宽缝隙共形天线的设计及其特性研究，军事通信技术，2012,33(1):1-6.

专利文献

专利文献1：中国专利申请号201611199269.2

专利文献2：中国专利授权公告号CN103682644B

发明内容

本发明的目的是提供一种具有非闭合地板的N形终端平面缝隙天线，宽频带、全向辐射、增益稳定，便于集成在射频电路中，满足X波段无线通信系统需求。

本发明的技术方案是：一种具有非闭合地板的N形终端平面缝隙天线，由介质基板(1)、印制在介质基板(1)上的N形馈源终端(2)、叉形共面波导馈线(3)、非闭合矩形缝隙地板(4)和外接的同轴接头(5)构成，其特征在于：