一種緊湊型寬帶八角形槽天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種緊湊型寬帶八角形槽天線，屬于天線【技術(shù)領(lǐng)域】。該天線包括介質(zhì)基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和同軸線纜，所述介質(zhì)基板的上表面緊貼設(shè)置有接地板，所述接地板上設(shè)置有八角形槽，所述介質(zhì)基板的下表面緊貼設(shè)置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個(gè)圓盤合并而得到四角向外呈圓弧凸起的新結(jié)構(gòu)；所述微帶線緊貼介質(zhì)基板下表面，且微帶線一端與金屬貼片連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體連接；在接地板上緊貼介質(zhì)層和外導(dǎo)體設(shè)置有由矩形金屬細(xì)片組成的閉合圓弧形導(dǎo)體。本實(shí)用新型可降低天線的最低諧振頻率，有效擴(kuò)展天線的工作帶寬；本實(shí)用新型還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造及推廣的優(yōu)勢(shì)。
【專利說明】一種緊湊型寬帶八角形槽天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及到天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種緊湊型寬帶八角形槽天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信的發(fā)展對(duì)頻率帶寬資源的需求越來越高，平面型槽天線應(yīng)用于無線通信 系統(tǒng)中，有助于展寬通信頻帶，實(shí)現(xiàn)高速率通信。同時(shí)，該類天線還具有成本低、體積小、重 量輕、易于集成等方面的顯著特點(diǎn)。近年來，槽天線的研究主要集中于擴(kuò)展工作頻段的寬度 和減小制造復(fù)雜度方面。迄今為止，所采用的增加帶寬方法主要包括：通過增加槽的周長(zhǎng)來 增加工作阻抗帶寬，如在接地板上鑿刻花形槽、多邊形槽等，在寬槽邊上鑿刻小槽，合并不 同形狀的槽；在饋線終端設(shè)計(jì)連接不同形狀的調(diào)諧枝節(jié)，如漸變梯形枝節(jié)；使用共面波導(dǎo) 饋電不同形式的槽；設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的漸變槽天線。然而在這些方法中，若頻帶寬度得到大幅 度增加，則所設(shè)計(jì)的槽和調(diào)諧枝節(jié)形狀較為復(fù)雜，增加了加工制造的難度，并且天線結(jié)構(gòu)不 夠緊湊，造成有限空間資源的極大浪費(fèi)。
[0003] 因此，現(xiàn)在急需設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、易于集成且具有寬頻帶的天線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種緊湊型寬帶八角形槽 天線。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質(zhì)基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和 同軸線纜，
[0007] 所述介質(zhì)基板的上表面緊貼設(shè)置有接地板，所述接地板上設(shè)置有八角形槽，所述 介質(zhì)基板的下表面緊貼設(shè)置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個(gè)圓盤合并而得 到四角向外呈圓弧凸起的新結(jié)構(gòu)；所述微帶線緊貼介質(zhì)基板下表面，且微帶線一端與金屬 貼片連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體連接；所述同軸線纜還包括介 質(zhì)層和外導(dǎo)體；所述介質(zhì)層和外導(dǎo)體的橫截面與接地板的側(cè)面均有接觸，且在接地板上緊 貼介質(zhì)層和外導(dǎo)體設(shè)置有由矩形金屬細(xì)片組成的閉合圓弧形導(dǎo)體。
[0008] 進(jìn)一步的，所述八角形槽有兩個(gè)相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的邊平 行于矩形介質(zhì)基板，且位于矩形介質(zhì)基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基 礎(chǔ)上繞第一正方形槽的中心旋轉(zhuǎn)45度而成。
[0009] 進(jìn)一步的，所述饋線呈半圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合， 其曲面部分朝向介質(zhì)基板外側(cè)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述四個(gè)圓盤的半徑相同，且四個(gè)圓盤的圓心分別與矩形金屬貼片的 四個(gè)角重合。
[0011] 進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板的長(zhǎng)L1為37?39mm，寬W1為34?36咖，厚H1為1. 51? 1. 69mm，且所述正方形槽的邊長(zhǎng)L2為23. 25?25. 75ram。
[0012] 進(jìn)一步的，所述矩形金屬貼片的長(zhǎng)L3為13. 30?14· 70mm,寬W2為10. 45? 11. 55圓，厚 H2 為 0· 016 ?0· 018咖。
[0013] 進(jìn)一步的，所述微帶線的長(zhǎng)L4為11?13rara，W3為3?4臟。
[0014] 進(jìn)一步的，所述圓盤的半徑R1為1. 90?2. 10mm。
[0015] 進(jìn)一步的，所述同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體與饋線的半徑R2均為〇· 5了?0· 63mm,且饋線的 長(zhǎng)度L6為1· 9?2. lmm ;所述同軸線纜的長(zhǎng)度L5為9_ 5〇?10. 50_。
[0016] 進(jìn)一步的，所述同軸線纜的介質(zhì)層外半徑R3為2. 85?3. 15mm ;外導(dǎo)體的外半徑 R4 為 2. 5 ?3. 5mm。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有的優(yōu)勢(shì)是：本實(shí)用新型通過在接地板上設(shè)計(jì)八 角形槽降低天線的最低諧振頻率，并在金屬貼片四角設(shè)計(jì)合并圓盤，可以調(diào)節(jié)饋線與八角 形槽間的容性耦合度，產(chǎn)生更多的諧振工作模式，從而有效擴(kuò)展天線的工作帶寬；本實(shí)用新 型還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造及推廣的優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于UMTS、WLAN、WiMAX無線通 信系統(tǒng)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用 新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中：
[0019] 圖1為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖2為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的俯視圖；
[0021] 圖3為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的主視圖；
[0022] 圖4為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的側(cè)視圖；
[0023]圖5為仿真得到的本實(shí)用新型S參數(shù)隨頻率變化曲線圖；
[0024] 圖6為仿真得到的本實(shí)用新型VSWR參數(shù)隨頻率變化曲線圖；
[0025]圖7為仿真得到的本實(shí)用新型輻射方向圖，虛線表示E平面的輻射方向圖，實(shí)線表 示Η平面的輻射方向圖，子圖（a)、(b)、（c)、（d)、（e)、（f)分別代表頻率點(diǎn)2. 0GHz、2. 8GHz、 4. 5GHz、5. 4GHz、6. 0GHz、6. 4GHz 處的輻射方向圖；
[0026] 其中：1-介質(zhì)基板、2-接地板、3-八角形槽、4-金屬貼片、5-圓盤、6-微帶線、7-饋 線、8_內(nèi)導(dǎo)體、9-介質(zhì)層、10-外導(dǎo)體、11-圓弧形導(dǎo)體。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]圖1為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新 型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天 線的主視圖；圖4為本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線的側(cè)視圖。參照?qǐng)D1、2、3和 4,本實(shí)用新型一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質(zhì)基板1、接地板2、金屬貼片4、微帶 線 6、饋線7和同軸線纜，所述介質(zhì)基板1的上表面緊貼設(shè)置有接地板2,所述接地板2上設(shè) 置有八角形槽3,所述介質(zhì)基板1的下表面緊貼設(shè)置有矩形金屬貼片4,且金屬貼片4的四 角分別與四個(gè)圓盤5合并而得到四角向外呈圓弧凸起的新結(jié)構(gòu)；所述微帶線6緊貼介質(zhì)基 板1下表面，且微帶線6 -端與金屬貼片4連接，另一端連接饋線7,所述饋線7再與同軸線 纜的內(nèi)導(dǎo)體8連接；所述同軸線纜還包括介質(zhì)層9和外導(dǎo)體10 ;所述介質(zhì)層9和外t體10 的橫截面與接地板2的側(cè)面均有接觸，且在接地板2上緊貼介質(zhì)層9和外導(dǎo)體10設(shè)置有由 矩形金屬細(xì)片組成的閉合圓弧形導(dǎo)體11。 _
[0029] 介質(zhì)基板1成薄長(zhǎng)方體形，其長(zhǎng)表示為L(zhǎng)1，寬表示為W1，厚度表示為H1，材料為 FR4環(huán)氧樹脂板，相對(duì)介電常數(shù)為4. 4,相對(duì)磁導(dǎo)率1. 〇,損耗角正切為〇· 〇2。介質(zhì)基板上下 兩表面設(shè)置的銅的接地板、金屬輻射貼片、金屬饋線的厚度相同。
[0030] 上述具有四個(gè)圓盤的金屬貼片的設(shè)計(jì)能夠明顯增加輻射貼片的尺寸變化自由度， 從而有效調(diào)節(jié)輻射貼片和接地板間的寬帶耦合度，以達(dá)到展寬工作頻帶的目的。
[0031] 所述八角形槽3由兩個(gè)相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的邊平行于矩形 介質(zhì)基板1，且位于矩形介質(zhì)基板1的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基礎(chǔ)上繞 第一正方形槽的中心旋轉(zhuǎn)45度而成。這種八角形槽與普通的矩形槽或正方形槽相比，八角 形槽的八個(gè)角明顯增加了天線槽的邊緣有效電尺寸，進(jìn)一步降低了天線的最小諧振工作頻 率D
[0032] 所述饋線7呈半圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合，其曲面 部分朝向介質(zhì)基板1外側(cè)。
[0033] 所述四個(gè)圓盤5的半徑相同，且四個(gè)圓盤5的圓心分別與矩形金屬貼片4的四個(gè) 角重合。
[0034] 完成上述的初始設(shè)計(jì)之后，使用高頻電磁仿真軟件HFSS13. 0進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真 研究表明貼片的位置和尺寸及槽的大小對(duì)天線的有效工作頻帶有很大的影響，通過HFSS 優(yōu)化功能得到的各項(xiàng)參數(shù)最佳尺寸如表1所示。
[0035] 表1本實(shí)用新型各參數(shù)最佳尺寸表
[0036]
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種緊湊型寬帶八角形槽天線，包括介質(zhì)基板、接地板、金屬貼片、微帶線、饋線和同 軸線纜，其特征在于： 所述介質(zhì)基板的上表面緊貼設(shè)置有接地板，所述接地板上設(shè)置有八角形槽，所述介質(zhì) 基板的下表面緊貼設(shè)置有矩形金屬貼片，且金屬貼片的四角分別與四個(gè)圓盤合并而得到四 角向外呈圓弧凸起的新結(jié)構(gòu)；所述微帶線緊貼介質(zhì)基板下表面，且微帶線一端與金屬貼片 連接，另一端連接饋線，所述饋線再與同軸線纜的內(nèi)導(dǎo)體連接；所述同軸線纜還包括介質(zhì)層 和外導(dǎo)體；所述介質(zhì)層和外導(dǎo)體的橫截面與接地板的側(cè)面均有接觸，且在接地板上緊貼介 質(zhì)層和外導(dǎo)體設(shè)置有由矩形金屬細(xì)片組成的閉合圓弧形導(dǎo)體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述八角形槽 有兩個(gè)相同的正方形槽合并而成；第一正方形槽的邊平行于矩形介質(zhì)基板，且位于矩形介 質(zhì)基板的中心位置；第二正方形槽在第一正方形槽的基礎(chǔ)上繞第一正方形槽的中心旋轉(zhuǎn) 45度而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述饋線呈半 圓柱形，且其平面部分中軸線與微帶線縱向中軸線重合，其曲面部分朝向介質(zhì)基板外側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述四個(gè)圓盤 的半徑相同，且四個(gè)圓盤的圓心分別與矩形金屬貼片的四個(gè)角重合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述介質(zhì)基板 的長(zhǎng)L1為37?39謹(jǐn)，寬W1為34?36謹(jǐn)，厚H1為1. 51?1. 69謹(jǐn)，八角形槽中的正方形槽 的邊長(zhǎng)L2為23. 25?25. 75mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述矩形金屬 貼片的長(zhǎng) L3 為 13. 30 ?14. 70mm，寬 W2 為 10. 45 ?11. 55mm，厚 H2 為 0.016 ?0.018mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述微帶線的 長(zhǎng) L4 為 11 ?13mm, W3 為 3 ?4mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述圓盤的半 徑 R1 為 1. 90 ?2. 10mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述同軸線纜 的內(nèi)導(dǎo)體與饋線的半徑R2均為〇· 57?0· 63mm，且饋線的長(zhǎng)度L6為1. 9?2. 1mm ;所述同 軸線纜的長(zhǎng)度L5為9. 50?10. 50mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型寬帶八角形槽天線，其特征在于：所述同軸線纜 的介質(zhì)層外半徑R3為2. 85?3. 15mm ;外導(dǎo)體的外半徑R4為2. 5?3. 5mm。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK204067574SQ201420380475
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】唐明春, 郭李, 胡棟, 熊漢, 陳世勇, 于彥濤 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)