【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信和天线，涉及一种宽频带宽波束的微带天线。
技术介绍
1、无线通信系统的迅猛发展对天线特性提出了更高的要求，以满足更高的数据传输速率和更加稳定的通信连接。尤其是如何利用一套天线满足复杂移动通信场景下的需求，成为当前天线研究的热点。中国专利技术专利cn202210985066.5（cn117638488a）公开了一种通过阻抗匹配结构与贴片辐射体耦合以增加微带天线的频宽的微带天线，其工作频段达到61.63～63.1ghz，但其60ghz的方向图峰值增益(peak gain)约为6.8dbi，增益衰减较快，大于3dbi的波束宽度较小。中国专利技术专利cn202411017061.9（cn118748320a）公开了一种宽频带调谐微带天线，提出了一种宽频带调谐的边向辐射微带天线，能兼顾方向图稳定、快速调谐、小尺寸及低剖面的特点，但其具有工作带宽过窄，波束宽度过小的问题。在复杂通信场景下，天线需要在一个口径下同时覆盖多个频带，既减小天线占用空间，同时满足多频段多场景应用需求。另外，宽频带或多频带天线需要同时具有宽波束覆盖和高增益特性，以提高信号覆盖范围和信号接收质量，但是天线波束宽度与增益存在相互制约关系，因此实现具有宽波束和高增益的天线仍然是一个非常大的挑战。
2、微带天线因其结构简单、设计灵活、制造成本低等优势得到广泛关注。传统微带天线虽然能够在一定辐射范围内实现高增益，但是其带宽窄且低仰角增益低，难以满足室内通信应用要求。现有的微带天线通过改变地板结构、加载背腔结构或者加载垂直辐射结构、混合其他天线等
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种宽频带宽波束的微带天线。通过将六个弯折单元和末端设计成弯折结构，使得各单元电流叠加，从而对h面波束进行压缩，并在e面展宽波束。弯折单元之间引入寄生贴片，主辐射单元通过电磁耦合作用，使得寄生单元的表面产生耦合电流，从而激励起新的谐振点，通过调整寄生单元的尺寸或者寄生单元与主辐射单元之间的间距，使得新的谐振点与原谐振点融合，从而提高天线的带宽。天线采用cpw馈电的方式。该微带天线的阻抗带宽可覆盖4.99ghz-6.62ghz，在工作频段内保持稳定的高增益的辐射特性，平均增益可达7.7dbi，天线波束在带宽内增益大于3dbi的范围可达近120°。本专利技术提出的宽频带、高增益且具有宽波束扫描特性的微带天线具有广阔的市场前景和应用范围。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种宽频带宽波束的微带天线，所述的微带天线通过引入寄生单元（寄生贴片）激励多种谐振模式融合从而实现宽频带特性，通过由弯折单元和末端设计联合组成弯折结构，调整电流流向以保持在宽频带范围内的高增益宽波束特性。所述的微带天线包含：金属贴片1、介质基板2、金属地板3、金属微带线4，所述金属贴片1、金属地板3分别位于介质基板2的正反两面，所述的金属地板3引入金属微带线4。具体的：
4、所述的金属贴片1具有多个辐射元件，其中主辐射器为蛇形弯折结构，包括6个弯折单元及其末端结构，同时耦合多个寄生贴片，共同构成顶层天线辐射结构。所述的6个弯折单元及末端结构采用一体化设计放置在介质基板2上，一体化的设计能够解决实际加工时的制造与组装问题。所述的寄生贴片有三个，分为规则贴片和不规则贴片，将其插入在蛇形弯折结构的靠近馈电点的单元缝隙中，产生耦合电流，从而引入新的谐振点来拓展带宽。所述末端结构有两个，设于6个弯折单元的最外侧端部向内。6个弯折单元联合末端形成的弯折型的微带结构可以激励出同向的电流使得h平面压缩和e平面展宽。
5、所述的介质基板2的正面放置金属贴片1，其背面放置金属地板3。同时，在金属地板3内部嵌入金属微带线4形成馈电网络，是一种同时兼具宽频带、高增益、宽波束扫描特性的微带天线。
6、进一步的，所述的金属贴片1的弯折单元和末端相互连接，保证每个弯折单元和末端长度为λ/2的整数倍（其中λ表示工作带宽中心频率对应的波长），使得仅有同向电流有效，实现紧凑的天线设计并实现宽波束覆盖特性。
7、进一步的，所述金属贴片1中，在蛇形弯折结构的单元缝隙中引入多个寄生贴片，并注意引入的寄生贴片与弯折单元之间的间隙，间隙保证耦合的寄生贴片可以激励电流产生高次模，使得新的谐振点与原谐振点融合，从而展宽天线带宽。进一步的，所述的寄生贴片中，不规则贴片为一个，规则贴片为两个，不规则贴片位于规则贴片之间。
8、进一步的，所述的介质基板2采用的为低介电常数，介电常数不大于10。
9、进一步的，所述的金属微带线4与金属地板3之间形成共面波导（co-planarwavoguide, cpw）馈电网络结构，且金属微带线4与金属地板3的对应位置设有金属过孔5，穿过介质基板2，连接金属贴片1的弯折单元的中心，以形成目标电流，形成e平面宽波束。采用cpw作为馈电网络对天线进行激励能够获得更小的辐射损耗。
10、进一步的，所述的金属地板3通过介质基板2到达金属贴片1的金属过孔5需采用理想导体，具体为导电金属材料，包括铜、铝、银等导电金属或其合金。
11、进一步的，所述的金属贴片1中弯折贴片的电流通过介质基板2上的金属过孔5至弯折贴片中心引入，在金属地板嵌入金属微带线形成cpw馈电网络。cpw馈电连接金属过孔5处采用矩形结构设计，但不限于矩形结构，可拓展成圆形、正方形等其他形状，实现信号传输。所述的cpw馈电方式还可以为：同轴线馈电、探针馈电等：
12、当是同轴线馈电方式时，可以将同轴线的内芯连接弯折结构贴片的正中心，同轴线外皮连接金属地板。
13、当是探针馈电方式时，可以通过加入金属微带线设计馈电网络进行激励，使得弯折结构上的电流仅保留同向电流，以达到高增益宽波束的效果。
14、进一步的，所述的微带天线金属贴片1中弯折贴片的数量不限于6个单元，可根据具体尺寸进行增减，且单元的尺寸不限于相同尺寸和形式，可调整成不同尺寸的单元以调整波束覆盖范围。
15、进一步的，所述的微带天线金属贴片1中末端结构的设计不限于此形状，可根据实际要求进行调整以达到目标效果。
16、进一步的，在蛇形弯折结构的单元缝隙中引入寄生单元，通过激励与合并天线的多个模式实现宽带设计，寄生单元不限于相同尺寸，可具有不同形式激励高次模式从而展宽频带。引入寄生单元的位置，不限于正中心的位置，位置可进行上下或左右调整，同样去激励天线高次模式，实现宽带设计。
17、本专利技术的创新点分析如下：
18、（1）本专利技术提供一种同时兼具宽频带、高增益、宽波束特性的微带天线设计方案。（2）弯折结构通过二分之一波长电流的变换原理设计，保证仅有同一方向电流有效，使得e平面形成高增益宽波束。（3）通过加入耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的微带天线通过引入寄生贴片激励多种谐振模式融合从而实现宽频带特性，通过由弯折单元和末端结构联合组成蛇形弯折结构，调整电流流向以保持在宽频带范围内的高增益宽波束特性；所述的微带天线包含：金属贴片(1)、介质基板(2)、金属地板(3)、金属微带线(4)，所述金属贴片(1)、金属地板(3)分别位于介质基板(2)的正、反两面，所述的金属地板(3)内部嵌入金属微带线(4)形成馈电网络；
2.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的介质基板(2)采用的为低介电常数。
3.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的金属微带线(4)与金属地板(3)的对应位置设有金属过孔(5)，金属贴片(1)中弯折贴片的电流通过介质基板(2)上的金属过孔(5)至弯折贴片中心引入，在金属地板(3)与嵌入的金属微带线(4)之间形成共面波导CPW馈电网络。
4.根据权利要求3所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述金属过孔(5)为导电金属材料；所述的金属过孔(5)处包括矩形、圆
5.根据权利要求3所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的金属地板(3)与嵌入的金属微带线(4)之间形成的馈电方式除了共面波导CPW馈电网络，还可以为：同轴线馈电、探针馈电：
6.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的微带天线金属贴片(1)中弯折贴片的数量不限于六个单元，可根据具体尺寸进行增减，且单元的尺寸不限于相同尺寸和形式，可调整成不同尺寸的单元以调整波束覆盖范围。
7.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的微带天线金属贴片(1)中末端结构的设计不限于此形状，可根据实际要求进行调整以达到目标效果。
8.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，在蛇形弯折结构的单元缝隙中引入寄生单元，通过激励与合并天线的多个模式实现宽带设计，寄生单元不限于相同尺寸，可具有不同形式激励高次模式从而展宽频带；引入寄生单元的位置，不限于正中心的位置，位置可进行上下或左右调整，同样去激励天线高次模式，实现宽带设计。
...【技术特征摘要】
1.一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的微带天线通过引入寄生贴片激励多种谐振模式融合从而实现宽频带特性，通过由弯折单元和末端结构联合组成蛇形弯折结构，调整电流流向以保持在宽频带范围内的高增益宽波束特性；所述的微带天线包含：金属贴片(1)、介质基板(2)、金属地板(3)、金属微带线(4)，所述金属贴片(1)、金属地板(3)分别位于介质基板(2)的正、反两面，所述的金属地板(3)内部嵌入金属微带线(4)形成馈电网络；
2.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的介质基板(2)采用的为低介电常数。
3.根据权利要求1所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述的金属微带线(4)与金属地板(3)的对应位置设有金属过孔(5)，金属贴片(1)中弯折贴片的电流通过介质基板(2)上的金属过孔(5)至弯折贴片中心引入，在金属地板(3)与嵌入的金属微带线(4)之间形成共面波导cpw馈电网络。
4.根据权利要求3所述的一种宽频带宽波束的微带天线，其特征在于，所述金属过孔(5)为导电金属材料；所述的金属过孔(5)处包括...
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