[发明专利]对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线

说明书

技术领域：

本发明涉及一种对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线，属于微波技术领域。

背景技术：

随着近年来无线传感器网络的迅速发展，基于无线传感器网络的“物联网”将有望把各种基建设施与通信网络融合起来。“物联网”的基本节点之一就是无线传感器，多频或宽带天线则是实现无线传感器的关键部件之一。为了标识物联网中的各种小型设备(典型设备包括手持机、便携式计算机、智能家电等)，通常要求天线能覆盖多个不同工作频段且具有一定的增益与相对稳定的辐射方向图，同时要求天线如同“标签”般轻巧，以便实现与设备的贴附和共形，最后还要求天线的成本低廉，便于加工与安装。另一方面，由于物联网和未来无线通信还将往更高的工作频段上演化，为了提高系统的抗干扰能力，未来的微波集成电路必然逐步采用差分驱动结构取代传统的单端驱动电路，现存的非平衡结构天线也将逐步随之被淘汰。根据这些实际需要与发展趋势可见，“物联网”的应用场合将对天线的电气性能、体积、结构与通用性提出更苛刻的要求。

为了满足“物联网”对传感器天线的要求，并考虑到与未来射频前端电路的集成化设计，必须在不显著增加天线体积与复杂度的情况下，确保天线的电气性能设法，并提高天线结构的对称性，消除不平衡结构造成天线通用性差的问题。

发明内容

发明目的：

本发明的所要解决的技术问题是解决天线性能、体积、对称性与通用性的问题，提出一种结构简单、具有宽带组合特性且便于制作实现和集成的对称振子-对跖槽线组合结构的印刷天线，为无线传感器的天线开发提供技术储备。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线，包括介质基板、底层对跖槽线辐射单元、顶层对跖槽线辐射单元、底层振子单元和顶层振子单元；所述底层对跖槽线辐射单元与底层振子单元构成底层辐射单元印刷设置在介质基板的底层，所述顶层对跖槽线辐射单元与顶层振子单元构成顶层辐射单元印刷设置在介质基板的顶层，其中顶层辐射单元与底层辐射单元结构与尺寸相同，并且相对于介质基板反对称排布；所述底层振子单元与顶层振子单元之间具有倾角结构；底层对跖槽线辐射单元的渐变结构与顶层对跖槽线辐射单元的渐变结构分别在所属辐射单元层的平面内形成重叠区域；所述介质基板的介电常数范围为2-20。

进一步的，本发明的对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线所述倾角结构的范围在0-60度之间。

进一步的，本发明的对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线的底层渐变槽线辐射单元和顶层渐变槽线辐射单元采用直线渐变方式，或者采指数渐变、抛物线渐变、多段阶跃渐变或其他任意形状的渐变方式。

进一步的，本发明的对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线采用对称的双线馈电结构进行馈电，或者采用微带-双线过渡结构的平衡器进行馈电。

对称振子-对跖槽线组合结构的宽带印刷天线的制作方法，其特征是利用印刷电路板工艺或集成电路工艺，在介质基板1上设计顶层辐射单元和底层辐射单元，通过上述手段，保证天线结构的对称性，调整天线的工作特性，实现天线与差分驱动微波电路的集成化设计。

有益效果：

天线结构完全对称且简单，制作工艺简单；便于与差分驱动的射频前端电路集成在一起；具有宽频工作特性，成本低廉。

附图说明：

图1是天线的结构俯视图。

图2是天线的结构的侧视图。

图1、图2中X为俯视图的横向，Y为俯视图的纵向，Z为侧视图的纵向。

图3是利用IE3D软件计算的天线回波损耗特性。

图4是采用IE3D软件计算的天线方向图。

图5是采用IE3D软件计算的天线增益曲线。

图中标号：1是介质基板，2是底层对跖槽线辐射单元，3是顶层对跖槽线辐射单元，4是底层振子单元，5是顶层振子单元，6是倾角结构，7是重叠区域。

具体实施方案：

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

对照附图1～图2，其结构是：天线制作在介质基板上，辐射单元由顶层辐射单元与底层辐射单元构成，两者结构、尺寸完全相同；顶层辐射单元分别由顶层对跖槽线辐射单元3和顶层振子单元5构成，底层层辐射单元分别由底层对跖槽线辐射单元2和底层振子单元4构成，底层振子单元4和顶层振子单元5中含有倾角结构6，其范围是0-60度，底层对跖槽线辐射单元2和顶层对跖槽线辐射单元3的渐变结构，在不同层的部分平面内具有重叠区域7。