[发明专利]一种小型化宽频带高增益谐振腔天线

说明书

本发明提供了一种小型化宽频带高增益谐振腔天线，包括金属地板层，所述金属地板层上设置有微带贴片天线馈源，所述微带贴片天线馈源上开设有U型缝隙，且所述金属地板层上还设置有第一层频率选择表面和第二层频率选择表面，所述第一层频率选择表面和第二层频率选择表面置于金属地板层上方，所述第一层频率选择表面置于第二层频率选择表面的下方。本发明能够提高天线的增益带宽，天线可以实现15dB的阻抗带宽和1dB增益带宽均高于13％，且在频带内增益大于15dB。

技术领域

本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及一种小型化宽频带高增益谐振腔天线。

背景技术

近年来，为了满足高速无线局域和点对点的无线通信，高增益、小型化的平面天线被广泛应用，但由于单个天线的增益较小、带宽较窄，无法满足通信系统需求，阵列天线通过耦合可以提高增益与带宽，但天线馈电系统会很复杂，相对而言，加载有频率选择表面的谐振腔天线可以实现高增益宽频带天线，传统的谐振腔天线是由频率选择表面加载于平面天线之上构成，其谐振腔高度为工作波长的一半。

谐振腔天线，又叫电磁带隙(EBG–electromagnetic bandgap)谐振天线或者是PRS(Partially Reflective surface)谐振天线，通过查阅相关谐振腔天线资料，我们发现，传统的谐振腔天线的3dB增益带宽很低，大多数的谐振腔天线3dB增益带宽不超过5％。

为了解决现有谐振腔天线增益带宽低的问题，2001年，Feresidis等人提出，如果所选用的频率选择表面单元的相位能够随频率的提高而增加的话，并且增加的速率为4πh/c(h为腔体高度，c为光在真空中的速度),那么腔体的增益带宽就可以大幅提高。虽然该技术在一定程度上提高了增益带宽，但仍存在缺点，该技术的阻抗带宽是以10dB为标准，增益带宽以3dB为标准，不能满足工业界广泛应用的15dB阻抗带宽和1dB的增益带宽的标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种小型化、阻抗带宽宽，天线可以实现15dB的阻抗带宽和1dB增益带宽均高于13％，且在频带内增益大于15dB的小型化宽频带高增益谐振腔天线。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种小型化宽频带高增益谐振腔天线，包括金属地板层，所述金属地板层上设置有微带贴片天线馈源，所述微带贴片天线馈源上开设有U型缝隙，且所述金属地板层上还设置有第一层频率选择表面和第二层频率选择表面，所述第一层频率选择表面和第二层频率选择表面置于金属地板层上方，所述第一层频率选择表面置于第二层频率选择表面的下方。

进一步地，所述金属地板层上还设置有介质支撑柱，所述介质支撑柱的一端固定于金属地板层，一端分别与所述第一层频率选择表面和第二层频率选择表面连接，通过介质支撑柱将第一层频率选择表面和第二层频率选择表面安装于所述金属地板层的上方。

进一步地，所述介质支撑柱为尼龙介质支撑柱。

进一步地，所述金属地板层上还设置有介质基板，所述介质基板的一表面层与所述金属地板层相连接，介质基板的一表面层与所述微带贴片天线馈源相连接，其中，所述微带贴片天线馈源为印制于所述介质基板上的。

进一步地，所述金属地板层的尺寸大于所述介质基板的尺寸的3-5个真空的波长。

进一步地，所述U型缝隙的中心点设置有馈电源，所述U型缝隙的两个垂直臂关于馈电源对称设置。

进一步地，所述微带贴片天线馈源为矩形结构，且所述微带贴片天线馈源通过同轴电缆进行馈电。

进一步地，所述U型缝隙的中心与所述金属地板层的中心重合。

进一步地，所述第一层频率选择表面与所述金属地板层之间的间距为真空中波长的1/2。