[发明专利]一种基于复合左右手传输线单元的天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于复合左右手传输线单元的天线。

背景技术

早期的无线电设备一般都工作在某一个特定的频段。但是随着无线通信技术的发展和需求的不断增加，有时需要无线通信系统能够工作在不同的频段。在这种情况下，当两个频段相距比较近的时候，我们可以采用宽带，或者超宽带的天线来覆盖这些频段。可是当这些频段相距比较远的时候，这种天线设计的难度就会相当大，实现的可能性就比较小。因此可以采用两套天线系统分别对应不同的收发设备，这对于天线设计而言和原来没有什么区别，并且需要考虑两套天线系统之间的干扰问题。但是设备小型化和降低成本的要求使得双频或者多频系统有时只能采用一个天线，因此要设计双多频天线才能达到目的。所谓双多频天线是指：在两个或者多个不同的频段范围内，各项性能均能满足系统要求的一副天线，具体包括带宽内驻波比、增益、方向图和效率等指标。

为了使微带天线能够实现双多频工作，现在已经研究出了多种方法，其中较为常用的方法有贴片法、抗性加载法。

一、贴片法

贴片法是实现天线双频工作的较好方法之一，也是较为常用的一种方法。下面主要介绍正交模贴片法和多贴片法这两种方法。

1)、正交模贴片法

正交模贴片天线是实现双频工作的最简单方案。它通过使矩形贴片长、宽两正交边的第一谐振频率实现双频，比如TM01模和TM10模。该方法对低成本和短距离应用较为适用，其局限性在于两个频率呈现正交极化。

2)、多贴片法

与正交模双频贴片天线不同，多贴片天线方案采用多个辐射单元来获取多个频率。各个频率既可以以相同的极化模式工作，也可以在不同极化模式下工作。对于不同的多层贴片结构，他们具有各自相应的特性。多贴片法有两种结构，一种是叠层结构，与各自独立的贴片相比，叠层多贴片结构使单一结构中的高频谐振频率进一步提高；另一种是共面多谐振器天线结构，由于受频率比有限的影响，该结构通常应用于短链路收发模块或车载卫星系统中。

二、抗性加载法

在微带天线上加载电抗性负载是目前使用最广泛的天线双频技术。加载的电抗性负载包括以下一些类型：短截线、开设槽口、销钉和电容以及缝隙等。当在微带天线上加载短截线或开设槽口来实现双频工作时，天线尺寸将有所缩减，但是频率比只能设计在不大于1.2范围之内，否则交叉极化将变大。通过在天线贴片与接地板间引入短路孔或集总电容也可以实现双频工作，可以改变短路孔或是电容数量来调节频率比。

不论是贴片法还是抗性加载法来设计双频天线，其本质都是利用传统右手传输线的相位滞后效应，因此基于右手传输线设计的双频天线往往具有体积大，频率比固定，极化方式单一固有缺点，同时频率比调节起来不够灵活。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于复合左右手传输线单元的天线，具有体积小、频率比调节更加自由，且可以线极化和圆极化共用特点。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于复合左右手传输线单元的天线包括：介质基板，所述介质基板的上下表面分别印制第一金属层和第二金属层；所述第一金属层上设有复合左右手传输线单元，所述第二金属层的中心处设有逆开口环；所述介质基板的两个侧面分别设有电缆接头。

作为优选，所述复合左右手传输线单元由中心导体带和位于两侧的导体平面构成,所述中心导体带上设有相互对称分布的一对叉指电容，两侧的所述导体平面上分别设有分别位于所述叉指电容两端且相互对称分布的一对折线电感，所述导体平面和中心导体带之间具有缝隙。

作为优选，所述叉指电容包含五个叉指，每个叉指的宽度为1.15mm，长度为2.4mm，叉指间的缝隙宽度为0.15mm；所述折线电感从左至右分为十一段，长度分别为0.62mm、2.89mm、1.24mm、5.78mm、1.24mm、5.78mm、1.24mm、5.78mm、1.24mm、2.89mm、0.62mm，宽度均为0.24mm，折线电感周围的缝隙宽度为0.18mm；所述导体平面和中心导体带之间的缝隙宽度为0.4mm。

作为优选，所述逆开口环为方形，其长度为9.2mm,环线宽度为0.25mm，开口宽度为0.2mm。

作为优选，所述同轴接头通过固定件安装在所述介质基板的侧面上。

作为优选，所述第一金属层和所述第二金属层通过金属化过孔连接。

作为优选，所述介质基板采用介电常数为4.3、厚度为1.5mm的FR-4基板。

作为优选，所述电缆接头为同轴电缆接头。