[发明专利]一种基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种缝隙天线，尤其是一种基于半模基片的双频段缝隙天线。

背景技术

近年来随着无线通信系统的广泛使用，市场上呈现多种无线通信系统共存的局面，为了降低成本、减少天线之间的电磁耦合干扰，对兼容多频段的天线需求显得愈发迫切。目前，双频段天线的研究很多，据调研，按照天线类型，常见双频段天线可分为以下几种类型：双频段微带天线、双频段圆锥喇叭天线、双频段车载鞭状天线、双频段平面倒置F型（PIFA）天线、双频段印刷单极子天线、双频段圆筒天线、双频段抛物面天线等等，它们工作的双频段可大体分为以下几种类型：VHF/UHF双频段，WLAN的2.4GHz/5.2GHz双频段，2.45GHz和5.80GHz两个射频识别（RFID）频段、L/S双频段、2.4～2.484GHz WLAN和3.4～3.69GHz WiMAX双频段、C/Ku双频段、GSM900MHz/DCS1800MHz移动通信双频段、用于卫星地面测控站的C/L双频段、跟踪载人飞船的Ku/S双频段、用于遥测跟踪的S/X双频段等等，以满足各种各样的通信需要。其中，采用基片集成波导的双频段缝隙天线，不仅具备双频特性，而且还易与平面集成；但是，在一些使用环境中对天线的尺寸要求较高，需要使用较小尺寸的天线，而且在使用时由于阻抗失配问题，将造成天线的能量损失，降低了天线的辐射性能。

发明内容

本发明要解决是技术问题是提供一种尺寸相对较小且阻抗匹配的双频段缝隙天线。

为了解决上述问题，本发明提出了一种半共面波导馈电的半模基片集成波导双频段缝隙天线，包括矩形的介质基片和内壁设有导电金属层的金属通孔，介质基片的上表面设有上表面金属层、馈电微带线和半共面波导结构，介质基片的下表面设有下表面金属层，下表面金属层上设有条形缝隙，上表面金属层和下表面金属层通过金属通孔内壁的导电金属层相连，金属通孔沿上表面金属层的边缘分布并围成一个半包围结构，半包围结构构成谐振腔，馈电微带线位于谐振腔开口的侧边，并与上表面金属层相连，半共面波导结构为馈电微带线提供匹配阻抗，并与馈电微带线相连，条形缝隙位于的谐振腔内且长度方向指向谐振腔开口。采用在介质基片的上表面和下表面设置金属层的半模基片集成技术，相比于基于基片集成的技术尺寸缩小一半；采用半共面波导结构，对馈电微带线起到了阻抗匹配作用，有效地降低了天线的能量损耗，提高了天线的辐射性能。

本发明的半共面波导的宽度为大于等于1/13小于等于3/8的介质基片的总宽度，半共面波导的长度为大于等于1/11小于等于7/11的介质基片总长度。采用半共面波导的宽度为大于等于1/13小于等于3/8的介质基片的总宽度以及采用半共面波导的长度为大于等于1/11小于等于7/11的介质基片总长度的设计，能够适应不同的阻抗匹配要求。

本发明的条形缝隙的数量为2条以上且相互平行。采用2条以上的条形缝隙能够满足不同情况下对天线在增益或辐射方向方面的需求。

本发明的条形缝隙的长度为大于等于1/8小于等于7/8的介质基片总宽度，条形缝隙的缝隙宽度为大于等于1/25小于等于7/25的介质基片总长度。采用长度为大于等于1/8小于等于7/8的介质基片总宽度以及采用宽度为大于等于1/25小于等于7/25的介质基片总长度的设计，能够满足对于不同谐振频率的要求。

本发明的相邻条形缝隙之间的距离为大于等于1/7小于等于1/2的介质基片总长度。采用相邻条形缝隙之间的距离为大于等于1/7小于等于1/2的介质基片总长度的设计，能够满足天线在不同增益或辐射方向方面的需求，同时能够实现调节谐振频率的需求。

本发明的有益效果在于：（1）采用半共面波导结构能够适应不同的阻抗匹配要求，提高了天线的辐射性能；（2）采用半模基片集成波导，有效地减小了天线的尺寸；（3）采用调节半共面波导结构的长度或宽度来调节匹配阻抗的大小，满足不同尺寸天线阻抗匹配需求；（4）采用改变条形缝隙的数量、尺寸或相对距离来改变天线的工作频率。

附图说明

图1为本发明的半模基片集成波导双频段缝隙天线的正面示意图；

图2为本发明的半模基片集成波导双频段缝隙天线的背面示意图；

图3为本发明的半模基片集成波导双频段缝隙天线的反射系数S11随频率变化图；

图4为未设置半共面波导结构的天线；

图5为设置了共面波导馈电结构的天线；

图6为本发明的设置了半共面波导结构的天线；

图7为图4、5和6中采用不同馈电结构时天线的反射系数S11随频率变化图；