[发明专利]一种采用波浪形槽结构的圆极化微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有槽(slot)结构的微带天线，特别是涉及一种采用波浪形槽结构的圆极化微带天线。

背景技术

随着通信科技的蓬勃发展，各式的通信产品与技术也如雨后春笋般地出现。集成电路的技术日益成熟，使产品体积也逐渐轻薄短小。对于在通信产品中用来发射与接收信号的天线，其尺寸大小更是直接关系着通信产品能否达到轻薄短小的目标。

天线是用以发射或接收电磁波的一种元件，一般可从工作频率、辐射方向图(Radiation Pattern)、反射系数(Return Loss)和天线增益(Antenna Gain)等参数来获知天线的特性。现今的无线产品所使用的天线必须具有尺寸小、性能佳和成本低等优点，才能得到市场的广泛接受与肯定。由于不同的通信产品，其所需的功能都不尽相同，因此用以发射或接收信号的天线设计更是多样化，例如菱形天线(Rhombic Antenna)、正交叉式天线(Turnstile Antenna)、微带天线、倒F形天线等。其中，微带天线具有剖面低、重量轻、易加工、易共形安装、以及可与其它电路元件制作在同一电路等优点。传统微带天线的金属贴片(Patch)尺寸约为微带线上波长的二分之一，如何进一步缩减微带天线的尺寸成为一个重要的课题。

根据目前检索发现，Richard等设计了一种小型微带天线，通过在半波长槽加载C形环，天线尺寸减少50％，但可供优化的自由度较小，因此金属贴片的表面利用率较低；Ojaroudi等设计倒T形槽结构的超宽频平面单极天线，全向辐射性能较好，尺寸压缩了36％，但曲线形式过于简单，T形槽线靠近金属贴片边缘，进一步缩减尺寸受到限制；Chi等在慢波结构周期性加载并联电容，使天线尺寸减少了44％，但加工成本较高；Mustafa采用Minskowski分形结构，天线尺寸减小了33.6％，但直角拐角对表面电流产生较强的反射，不利于天线匹配。

目前国内外学者大多关注槽结构本身的设计方法或者金属贴片的形状改良，其中槽结构本身设计偏向于直槽结构的不同组合或者简单的弯曲形槽结构，还未见到对复杂弯曲形结构组合进行研究的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种采用波浪形槽结构的圆极化微带天线，提高天线设计优化的自由度及金属贴片的表面利用率，在不增加天线加工难度和成本的前提下，使天线进一步小型化；改变传统槽线形式，使槽线拐角更加平滑，减小表面电流反射，使天线更易匹配。

为了实现上述目的，本发明采用波浪形槽结构的圆极化微带天线，具有一槽结构，该微带天线至少包括：一介质基板，具有相互平行的一第一表面和一第二表面；一金属贴片，位于该介质基板的该第一表面中，该金属贴片具有该槽结构，以暴露出部分的该介质基板，该槽结构具有：八波浪形槽，由第一波浪形槽至第八波浪形槽所组成；所有波浪形槽的尺寸相同；八波浪形槽两两互为镜射，其他六个波浪形槽都可由互为镜射的一组通过绕金属贴片中心位置旋转90°、180°、270°所得到；四正方形连接槽，由第一正方形连接槽至第四正方形连接槽所组成；所有正方形连接槽的尺寸相同；四正方形连接槽将两个相邻但不为镜射的波浪形槽相连接。该槽结构制作步骤如下：该第一波浪形槽由第一半圆至第四半圆所组成，其中第一半圆与第二半圆首尾相连，第二半圆与第三半圆首尾相连，第三半圆与第四半圆首尾相连，这四个半圆半径一致，且四个圆心的连线平行于该金属贴片的一侧边；第二波浪形槽与第一波浪形槽互为镜射，其镜射对称轴位于该金属贴片的两平行侧边的中轴线；该波浪形槽的四个半圆的半径不大于该四个半圆中任意一个圆的圆心到该金属贴片的两平行侧边的中轴线的距离。将第一波浪形槽与第二波浪形槽视为一个整体，将这个整体沿着该金属贴片的中心顺时针旋转90°，得到第三、四波浪形槽，顺时针旋转180°，得到第五、六波浪形槽，顺时针旋转270°，得到第七、八波浪形槽；该第一正方形连接槽位于两个相邻又不相对称的第一波浪形槽与第八波浪形槽的第一半圆的起点处，使这两个波浪形槽连接在一起；第二正方形连接槽位于两个相邻又不相对称的第二、三波浪形槽的第一半圆的起点处，使这两个波浪形槽连接在一起；第三正方形连接槽位于两个相邻又不相对称的第四、五波浪形槽的第一半圆的起点处，使这两个波浪形槽连接在一起；第四正方形连接槽位于两个相邻又不相对称的第六、七波浪形槽的第一半圆的起点处，使这两个波浪形槽连接在一起。该槽结构特征还具有：该金属贴片的形状为一正方形。该金属贴片的两个相对的角各被切掉一个尺寸相同的等边直角三角形，以暴露出三角形下方的该介质基板。