[发明专利]一种基于模式分析的双频双方向图天线

说明书

本发明公开一种基于模式分析的双频双方向图天线，包括共面波导馈电结构、辐射贴片、介质基板以及集成馈电结构的金属地板。本发明有两种设计方法，第一款基于加载枝节的双频双方向图天线，通过在辐射贴片表面增加“T型”枝节，改变天线表面电流路径，激励出需要的模式；第二款基于加载缝隙的双频双方向图天线，通过调整辐射贴片的大小，并在辐射贴片表面雕刻两组对称等长的缝隙，激励出需要的模式来产生谐振。本发明天线为平面结构，尺寸小、结构紧凑、加工方便、制作成本低，具有双辐射方向图，减少全向辐射导致的资源浪费。

技术领域

本发明涉及通信领域，涉及一种天线，更具体地涉及一种基于模式分析的双频双方向图天线。

背景技术

科技的发展使得对多系统数据传输的需求更加迫切，通过采用多个不同的收发天线来满足多系统的要求，布局结构复杂，天线之间容易产生互扰，而且制作成本较高。因此设计出结构紧凑简单，且能实现不用频段工作的天线，成为当下热门研究内容。

基于特征模式分析的双频双方向图天线的设计，可以有效的通过在天线辐射贴片上雕刻缝隙、加载寄生贴片或谐振枝节等方式，来激发产生新的谐振频点，在不同的模式下，辐射贴片表面的电流也会发生不同的改变，天线产生相应的特定辐射方向图。

特征模理论反映的是物体本身的谐振特性，与馈电的位置、形式无关，这在天线设计的指导上尤为重要。基于特征模理论对传统天线结构进行改进，实现结构紧凑的双频双方向图天线，双频点收发，同时具有双辐射方向图，可以减少全向辐射导致的资源浪费。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明提供一种基于模式分析的双频双方向图天线，能够实现尺寸小、结构紧凑、加工方便、制作成本低等特征，具有双辐射方向图，能够减少全向辐射导致的资源浪费。

本发明基于模式分析的双频双方向图天线，包括共面波导馈电结构、辐射贴片、介质基板以及集成馈电结构的金属地板；利用特征模理论分析表面电流，推导出合适的馈电方式和馈电位置，加载枝节或缝隙，激励出需要的模式，实现双频双方向图天线。介质基板上面贴有矩形辐射贴片，下面贴有尺寸相同的金属接地板，馈电方式选择共面波导馈电。

采用共面波导馈电来激励辐射贴片，激发出高次模TM₀₂或TM₂₀模式，实现双频双方向图天线的设计。基于在矩形辐射贴片表面加载枝节的天线，在频率为4.6 GHz时，激发出TM₁₀模式，方向图为定向辐射，仿真增益为5.48 dBi；在频率为5.2 GHz时，激发出TM₂₀模式，方向图为双向辐射，仿真增益为6.65dBi；基于在矩形辐射贴片表面加载缝隙的天线，在频率为5.2 GHz时，激发出TM₀₂模式，方向图为双向辐射，仿真增益为4.74dBi；在频率为5.48GHz时，激发出TM₁₂模式，但是具有TM₁₀模式的功能，方向图为定向辐射，仿真增益为5.63dBi。

上述辐射贴片的尺寸需小于金属接地板尺寸，设计为长方形。

本发明的优点在于：

1、本发明基于模式分析的双频双方向图天线，以微带贴片天线为基础，结构简单，馈电类型多。

2、本发明基于模式分析的双频双方向图天线，双频点收发，同时具有双辐射方向图，可以减少全向辐射导致的资源浪费。

3、本发明基于模式分析的双频双方向图天线，馈电结构采用了共面波导馈电结构，设计简单，易于集成。

4、本发明基于模式分析的双频双方向图天线，合理利用特征模理论进行天线的相关参数计算，不添加激励的情况下就能得到模式分布特点，得到合适的馈电激励位置，激励出目标模式并产生谐振，优化了设计过程。

5、本发明基于模式分析的双频双方向图天线，对复杂的导体结构也具有很好的包容性，设计简单，无需过多考虑馈电激励位置，节约时间，提高天线设计效率。