[发明专利]双频缝隙天线的谐振模式分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及射频微波通信技术领域，尤其涉及一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法。

背景技术

在天线设计中，如果仅仅利用单个谐振模式，则通常只能实现单频窄带天线设计，而有效利用多个谐振模式则可以实现多频、宽频天线设计。天线结构一般比较复杂，设计者通常只能借助于电磁仿真软件来优化天线的各个尺寸参数。目前常用的天线模式分析方法为特征模法，但是特征模法对设计者的理论基础要求很高，并且仿真软件的有效操作也是特征模法分析的重要基础，因此特征模法具有一定的难度。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，基于奇偶模原理，通过分析双频缝隙天线中的多模缝隙谐振器的电场分布，即可分析出双频缝隙天线的各个谐振模式的谐振频率和谐振阶数。

为实现上述目的，本发明提供一种双频缝隙天线的谐振模式分析方法，所述双频缝隙天线包括多模缝隙谐振器，该多模缝隙谐振器由折叠缝隙谐振器和共面波导阶梯阻抗谐振器组成，该多模缝隙谐振器的结构关于对称轴a-a'左右对称，所述双频缝隙天线的谐振模式分析方法包括：

利用两个激励端口对多模缝隙谐振器进行弱耦合激励使该多模缝隙谐振器产生四个谐振频率f_FSLR0、f_CSIR0、f_CSIR1和f_FSLR2；

通过奇偶模理论沿对称轴a-a'分解多模缝隙谐振器来获得在偶模条件下和奇模条件下的等效电路模型，其中：

在偶模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为开路，根据折叠缝隙谐振器在f_FSLR0的沿线电场分布，判断折叠缝隙谐振器等效为开路λ/2非均匀传输线谐振器，并且判断f_FSLR0为折叠缝隙谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在f_FSLR2的沿线电场分布的波数，判断f_FSLR2为折叠缝隙谐振器的二阶高次谐振频率；

在奇模条件下，多模缝隙谐振器在对称轴a-a'的位置处等效为短路，根据共面波导阶梯阻抗谐振器在f_CSIR0的沿线电场分布，判断共面波导阶梯阻抗谐振器等效为短路λ/4非均匀传输线谐振器，并且判断f_CSIR0为共面波导阶梯阻抗谐振器的基本谐振频率；根据折叠缝隙谐振器在f_CSIR1的沿线电场分布的波数，判断f_CSIR1为共面波导阶梯阻抗谐振器的一阶谐振频率。

优选的，所述双频缝隙天线刻蚀在介质基板上，该介质基板的上表面敷设有金属层作为金属射频地，所述共面波导阶梯阻抗谐振器通过金属线与金属射频地连接，并且通过一个末端为T形结构的共面波导馈线给多模缝隙谐振器馈电。

优选的，所述共面波导阶梯阻抗谐振器为由所述折叠缝隙谐振器包围住的部分介质基板，且通过一个宽度为S₁的金属线与金属射频地连接。

优选的，所述多模缝隙谐振器连接有第一激励端口P1和第二激励端口P2，第一激励端口P1和第二激励端口P2均为微带馈线。

优选的，所述折叠缝隙谐振器由一根第一槽线、两根第二槽线、两根第三槽线、两根第四槽线以及两根第五槽线组成，其中，两根第二槽线的一端各自垂直连接在第一槽线的两端形成直角U型结构，其中一根第三槽线的一端和其中一根第五槽线的一端各自垂直连接在其中一根第四槽线的两端形成一个准直角U型结构，其中另一根第三槽线的一端和其中另一根第五槽线的一端各自垂直连接在其中另一根第四槽线的两端形成一个准直角U型结构，两根第三槽线的另一端垂直连接在两根第二槽线的另一端。

优选的，所述折叠缝隙谐振器的两根第四槽线位于两根第二槽线之间且相互平行，两根第四槽线相互靠近且通过金属线隔开，第一槽线、第三槽线和第五槽线相互平行且通过部分介质基板隔开形成所述共面波导阶梯阻抗谐振器。

优选的，所述折叠缝隙谐振器的第一槽线的中部位置向下垂直方向开设有第六槽线，该第六槽线的一端连通至第一槽线的中部位置，第六槽线的另一端向下延伸并连接至介质基板的一条长边缘。

优选的，所述共面波导馈线包括第一馈线和第二馈线，所述第二馈线的一端垂直连接至第一馈线的中部位置形成T形结构，所述第一馈线内置于所述缝隙谐振器的第一槽线中，所述第二馈线内置于第六槽线中，使T形结构的共面波导馈线给多模缝隙谐振器馈电。