[发明专利]一种低剖面单向辐射差分超宽带天线

说明书

一种低剖面单向辐射差分超宽带天线，无线通信领域的天线，它包括双向辐射差分超宽带天线和封装腔，双向辐射差分超宽带天线包括左馈电贴片、右馈电贴片、矩形介质基板和接地板；封装腔包括封装地、短路过孔、辐射边屏蔽过孔、非辐射边屏蔽过孔和屏蔽金属带、阻抗匹配过孔、阻抗匹配圆板；封装腔上端连接到接地板，下端与封装地相连；辐射边和非辐射边屏蔽过孔的下端都连接在封装地上，上端悬空；阻抗匹配过孔位于封装腔内部，下端连接封装地，上端悬空。本发明通过在辐射边和非辐射边加屏蔽过孔和屏蔽金属带，实现天线的单向辐射，同时实现天线的超宽带工作。整个封装腔的高度为最低工作频率上波长的1/10，大大降低了整个天线的高度，减小了其体积。

技术领域

本发明涉及无线通信领域的天线，具体为一种低剖面单向辐射差分超宽带天线。

背景技术

随着无线通信快速发展，全球定位系统、卫星通信、个人通信等通信系统对天线的宽频带和小型化提出了更高的要求。超宽带（Ultra Wide Band）通信技术因其带宽大、传输速率高、抗干扰性强、抗多径能力强等优点，广泛应用于通信、雷达和军事等方面。

近年来，众多学者提出了多种超宽带天线，比如单层结构的差分超宽带天线(Liang Lu,et al. Single‐layer differential CPW‐FED UWB antenna with common-mode suppressed and band notched applications , 《Microwave OpticalTechnology Letters》 , 2017 , 59 (1) :73-77)；应用于超宽带系统的差分MIMO天线(Y.Y. Liu et al., “Compact Differential Band-Notched Stepped-Slot UWB-MIMOAntenna With Common-Mode Suppression”， IEEE Antennas and Wireless PropagationLetters, 16, (2017), 593-596)。目前的很多超宽带天线为双向辐射，需要悬空放置才能保证其辐射特性，当将其放于物体上时，其阻抗特性和辐射性能会变差，因此需要对其进行封装。为保证其辐射特性，封装腔的高度一般为天线工作频率上波长的1/4，剖面高，体积大。

发明内容

为了解决现有超宽带天线需要悬空放置，以及普通封装腔的高度过高的问题，本发明提供了一种小型化、低剖面、单向辐射的超宽带天线，不但具有良好的宽带阻抗特性，而且具有较低的剖面和较高的增益。

本发明的构思如下：一种低剖面单向辐射差分超宽带天线，首先将封装腔高度降低，降低高度后，导致天线的阻抗特性和辐射特性都变差。为此，本发明将封装腔的四壁设计为半封闭调谐结构，使封装腔既能起到屏蔽作用，又能调节天线的阻抗特性，同时，利用中间的空腔增加阻抗匹配环节，进一步改善了阻抗带宽特性，而不会增加天线的体积。所实现的单向辐射天线高度只有最低工作频率波长的1/10，在改善辐射性能的同时，也改善了阻抗特性。

本发明是采用如下技术方案实现的：

低剖面单向辐射差分超宽带天线，包括双向辐射差分超宽带天线和封装腔，其特征是所述双向辐射差分超宽带天线包括左馈电贴片、右馈电贴片、矩形介质基板和接地板，左馈电贴片与右馈电贴片关于x轴对称，位于矩形介质基板的下方，左馈电贴片、右馈电贴片均由微带线、短截线、矩形金属贴片和一个半圆形贴片构成；左馈电贴片关于y轴对称，右馈电贴片关于y轴对称；接地板为一块八边形金属板，位于介质基板的上方，接地板设有半径为R的圆孔，在圆孔内沿x轴方向设置一条过圆孔圆心的平衡金属带；R为11-15mm；

封装腔包括封装地、短路过孔、辐射边屏蔽过孔、非辐射边屏蔽过孔，非辐射边屏蔽金属带、阻抗匹配过孔、阻抗匹配圆板。

封装地是与介质板相同尺寸的金属板，位于介质板正下方，离开介质板的距离为h，h为8-10mm；