[发明专利]一种双频平面印刷三角缝隙阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种双频平面印刷三角缝隙阵列天线，属于无线通信、无线能量传输、无线传感器等领域中具有双频工作特性的天线范畴。

背景技术

当今无线技术飞速发展，新的无线技术不断出现，所使用的无线频段也不断地在更新。无线通信、无线能量传输以及无线传感器等技术都对所使用的天线的工作频段提出了更高的要求，单一频段的天线已大大限制了无线系统技术的发展，这就要求天线至少能实现双频工作，以满足无线设备发展的要求。

微带缝隙天线因其结构简单，剖面低，重量轻，便于加工以及易于与金属导体直接集成等优点得到了广泛的应用，其相较于微带贴片天线有较宽的带宽。微带缝隙天线可以通过多个辐射缝隙单元的组合来实现多频特性。另外同时采用缝隙和多支节馈电结构，通过合理设计天线的馈电网络，也能实现多频天线的设计。

发明内容

本发明针对目前主流无线通信系统所使用的两个频段：1.8GHz、2.4GHz，提供一种双频平面印刷三角缝隙阵列天线，使其在两个频段上都能实现较好的阻抗匹配，拥有较大的阻抗带宽，同时对辐射单元进行组阵，使其具有较高的增益，可用于无线通信、无线能量传输、无线传感器等多个领域。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本天线共分三层，上层为微带双三角缝隙辐射结构，中间层是介质板层，介质板层背面即下层为馈电结构。天线采用微带线耦合形式馈电，通过微带双三角缝隙单元辐射能量，双三角缝隙单元由两个三角环缝隙组合而成，它们由在一块金属导体平面上开槽得到。双三角缝隙单元中特定缝隙的长短决定了天线的两个工作频段，馈线的长短对天线的匹配有较大的影响。通过合理调节这些参数，使天线在两个工作频段上都能获得较好的阻抗匹配。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种双频平面印刷三角缝隙阵列天线，包括上层的微带双三角缝隙阵列辐射结构、中间层的介质基板和下层的馈电结构，所述上层的微带双三角缝隙阵列辐射结构为在一块金属导体面上添加缝隙结构，辐射单元是微带双三角缝隙结构，并将辐射单元进行1×2组阵；所述下层馈电结构包括一个微带T型枝节功分器和两段微带馈线，所述微带T型枝节功分器和微带馈线的长度和宽度用来调节输入阻抗，实现阻抗匹配，所述微带T型枝节功分器的输入端口接SMA接头，实现天线匹配。

所述微带双三角缝隙结构为组合在一起的两个三角环缝隙，其特定缝隙的长度主要影响天线的两个谐振频点，最终实现天线工作在1.8GHz和2.4GHz这两个主流无线通信系统使用的频段上。

所述的上层阵列辐射结构和下层馈电结构需要用导电性较好的金属材料，如金、银或铜。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明的辐射单元采用微带双三角缝隙结构，与一般的微带缝隙结构相比，它更容易实现双频工作的性能，且两个工作频点由不同的三角缝隙几何参数进行控制，便于调节，这使得天线的设计复杂度降低，同时也增加了双频天线工作的可靠性。对辐射单元进行1×2组阵，使得天线增益大大提高。馈电结构只包括微带T型功分器和微带馈线，结构简单，通过调节各段微带线的长度和宽度可方便地实现阻抗匹配，便于设计。本发明天线工作在1.8GHz和2.4GHz这两个主流无线通信系统使用的频段上，1.8GHz适用于DCS1800标准，2.4GHz适用于802.11b协议，这使得本发明具有较高的实用性。本发明所采用的材料及工艺成本都非常低廉，适合大规模生产，馈电简单、低剖面和结构稳固的特点，使本发明具有很大的工程应用前景。

附图说明

图1 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线结构的正视图。

图2 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线结构的后视图。

图3 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线所用介质板层示意图。

图4 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线的S参数图。

图5 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线工作在1.8GHz和2.4GHz时的辐射方向图。

图6 是本发明新型双频平面印刷三角缝隙阵列天线的增益图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明：