基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线及通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线及通信设备，贴片天线包括顺次设置的金属地板、介质层和金属贴片，金属地板相对的两侧开设有第一地板缝隙单元和第二地板缝隙单元，介质层远离金属地板的一侧还设置有第一耦合枝节单元和第二耦合枝节单元。通过开设第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元，使地板上开设的缝隙产生的辐射与天线的背向辐射相互抵消，从而达到了高前后比的技术效果，同时，通过设置第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元，可调节第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元的辐射强度，实现理想的天线前后比，该贴片天线结构简单、易于加工、生产成本低，且具有低剖面、尺寸小、重量轻的优势，应用范围更广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线及通信设备


[0001]本专利技术属于微波通信
，涉及一种贴片天线及通信设备，具体地说涉及一种基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线及通信设备。

技术介绍

[0002]微带贴片天线由于具有剖面低、重量轻、易于加工以及成本低廉的优点，在移动通信、卫星通信、雷达测距、人体感应等领域得到了广泛应用。在定向辐射的应用场景下，往往对天线的方向图具有较高的要求，特别是天线的后向辐射。例如，在人体感应雷达的应用中，过大的天线后向辐射有可能导致天线背面的人员被识别到，引发误触发的问题；在移动通信系统的应用中，天线的后向辐射易导致对天线背面的控制电路产生干扰；在卫星通信的应用中，天线的后向辐射易导致电磁波对天线后方的人员健康造成损害。因此，降低天线的后向辐射强度，提高天线前后比，是当前亟待解决的技术问题。
[0003]根据贴片天线有限大地板绕射理论，要使贴片天线具有理想的前后比，需要设计一种面积非常大的地板来抑制后向辐射，但是，地板面积过大会导致天线占用空间大、无法满足天线小型化的需求的问题。
[0004]为解决上述技术问题，L.Zhang等学者在偶极子天线的背面增加不等长交叉鳍片的复合反射腔，在增强正向增益的同时，减弱背向绕射，大幅提高天线前后比(Single
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Feed Ultra
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Wideband Circularly Polarized Antenna With Enhanced Front
‑
to
‑
Back Ratio.IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2015,64(1):1
‑
1.Zhang L,Gao S,Luo Q,et al.)。
[0005]伊利诺伊大学的学者则通过将贴片天线地板的边缘做成锯齿形，削弱地板边缘电流，从而使电磁波在地板边缘处的绕射减弱(Improvements in the performance of microstrip antennas on finite ground planes through ground plane edge serrations.IEEE Microwave&Wireless Components Letters,2002,12(8):308
‑
310.HUFF,G.H,BERNHARD,et al.)。
[0006]Z.X.Liang等学者则通过弯曲地板边缘产生半圆侧壁，使绕射电磁波沿半圆形侧壁爬行的过程中不断损失能量、降低强度，从而抑制背向辐射(ABroadband Dual
‑
Polarized Antenna with Front
‑
to
‑
Back Ratio Enhancement Using Semi
‑
Cylindrical Sidewalls.IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2018,PP(99):1
‑
1.Liang Z,Lu C,Li Y,et al.)。
[0007]除此之外，还有从超材料加载技术入手的方案，由于贴片天线的背向绕射电磁波通常都经由地板爬行到边缘，因此，在贴片天线的地板边缘或下方加载具有带阻特性的EBG(Electromagnetic Band Gap，电磁场带隙)材料。EBG材料对特定波长的电磁波产生谐振并将其反射，绕射电磁波在传播过程中被EBG材料截断路径，从而提升前后比(EBG结构散射特性对天线前后比性能的影响.移动通信,2014(6):7.陈壁坚,赖展军,薛锋章)。
[0008]但是，上述方案在贴片天线工程技术上存在诸多不足，例如，反射腔一般用于偶极
子设计，对于贴片天线来说会极大增加剖面；弯曲地板边缘等技术一方面存在加工困难的问题，另一方面当地板尺寸较小时，背向辐射抑制性能非常有限，甚至失效；而加载超材料技术则极大增加了地板尺寸，无法实现天线的小型化。
[0009]有鉴于此，有必要对现有技术中的微带贴片天线予以进一步改进。

技术实现思路

[0010]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有提高贴片天线前后比的技术方案存在导致天线剖面高、尺寸大、加工难度高的问题，从而提出一种低剖面、尺寸小、易于加工的基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线及通信设备。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0012]本专利技术第一方面提供一种基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线，其包括顺次设置的金属地板、介质层和金属贴片，所述金属地板相对的两侧开设有第一地板缝隙单元和第二地板缝隙单元，所述介质层远离所述金属地板的一侧还设置有第一耦合枝节单元和第二耦合枝节单元，所述第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元分别与所述第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元的位置对应设置。
[0013]作为优选，所述第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元分居所述金属贴片两侧，对应地，所述第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元分居所述金属贴片两侧。
[0014]作为优选，所述第一地板缝隙单元由所述金属地板的一端延伸至另一端，且所述第一地板缝隙单元包括间隔设置的第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙；所述第二地板缝隙单元与所述第一地板缝隙单元对称设置，且所述第二地板缝隙单元包括间隔设置的第四缝隙、第五缝隙和第六缝隙。
[0015]作为优选，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙之间的间距、所述第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙之间的间距均为0.18
‑
0.25倍中心频率真空波长；所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙的宽度为0.015
‑
0.03倍中心频率真空波长。
[0016]作为优选，所述第一地板缝隙单元与所述第二地板缝隙单元的间距为0.27
‑
0.35倍中心频率真空波长。
[0017]作为优选，所述第一耦合枝节单元、所述第二耦合枝节单元与所述金属贴片的间距为0.15
‑
0.75mm。
[0018]作为优选，所述第一耦合枝节单元与所述第二耦合枝节单元相对于所述金属贴片对称设置；其中，所述第一耦合枝节单元包括间隔设置的第一耦合枝节、第二耦合枝节，所述第二耦合枝节单元包括间隔设置的第三耦合枝节、第四耦合枝节。
[0019]作为优选，所述第一耦合枝节、第二耦合枝节、第三耦合枝节、第四耦合枝节均呈工字型结构，所述第一耦合枝节、第二耦合枝节、第三耦合枝节、第四耦合枝节的宽度为0.02
‑
0.06倍中心频率真空波长。
[0020]作为优选，所述第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元远离所述金属贴片的一端通过接地机构连接于所述金属地板；所述金属贴片通过馈电机构连接于所述金属地板。
[0021]本专利技术第二方面提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线，其特征在于，包括顺次设置的金属地板、介质层和金属贴片，所述金属地板相对的两侧开设有第一地板缝隙单元和第二地板缝隙单元，所述介质层远离所述金属地板的一侧还设置有第一耦合枝节单元和第二耦合枝节单元，所述第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元分别与所述第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元的位置对应设置。2.根据权利要求1所述的基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线，其特征在于，所述第一地板缝隙单元、第二地板缝隙单元分居所述金属贴片两侧，对应地，所述第一耦合枝节单元、第二耦合枝节单元分居所述金属贴片两侧。3.根据权利要求2所述的基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线，其特征在于，所述第一地板缝隙单元由所述金属地板的一端延伸至另一端，且所述第一地板缝隙单元包括间隔设置的第一缝隙、第二缝隙和第三缝隙；所述第二地板缝隙单元与所述第一地板缝隙单元对称设置，且所述第二地板缝隙单元包括间隔设置的第四缝隙、第五缝隙和第六缝隙。4.根据权利要求3所述的基于地板缝隙加载的高前后比贴片天线，其特征在于，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙之间的间距、所述第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙之间的间距均为0.18
‑
0.25倍中心频率真空波长；所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙第四缝隙、第五缝隙、第六缝隙的宽度为0.015
‑
0.03倍中心频率真空波长。5.根据权利要求4所述的基于地板缝隙加载的高前后比贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞树炜，张晓，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：