一种具有可重构陷波的宽带缝隙天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种具有可重构陷波的宽带缝隙天线。

背景技术

由于平面宽带缝隙天线具有型面低、体积小、重量轻、设计简单、数据传输速率高、易于与其他元器件集成等优点，受到了业内学者和工程师的广泛关注和深入研究。然而，现有的宽带传统缝隙天线都不具备可重构陷波的特性，无法对带内干扰形成灵活且有效的抑制，极大限制了其在现代无线通信终端上使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有可重构陷波的宽带缝隙天线，旨在解决现有的传统宽带缝隙天线不具备可重构陷波的特性，无法对带内干扰形成有效抑制的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种具有可重构陷波的宽带缝隙天线，包括：

辐射层，设有射频地，所述射频地开设有缝隙辐射体；

介质层；

馈电层，设有微带馈线结构和开路枝节结构；

所述微带馈线结构包括依次连接的第一微带馈线、平行线、第二微带馈线；所述开路枝节结构包括依次连接的圆形贴片、第一微带线、变容二极管、第一开路枝节、阻断电感及直流电源焊盘；所述圆形贴片与所述第二微带馈线连接，所述圆形贴片上开设一馈电孔，所述馈电孔依次穿过所述馈电层、介质层及辐射层与所述射频地馈电。

可选地，所述开路枝节结构的等效电长度为天线陷波中心频率处对应的四分之一波长。

可选地，所述第一微带线和所述第一开路枝节的特征阻抗均为Z

可选地，所述平行线包括两条相互平行的传输线，其中一条传输线与所述第一微带馈线连接，另一条传输线与所述第二微带馈线连接。

可选地，所述缝隙辐射体位于所述射频地的中心，所述缝隙辐射体包括第一缝隙，所述第一缝隙上排布有以所述第一缝隙中心相互对称的两个第二缝隙和两个第三缝隙。

可选地，宽带缝隙天线还包括一PCB板，所述PCB板的介电常数为3.38，介电损耗为0.0022，厚度为0.762mm。

可选地，所述PCB板的尺寸为89.9mm*140mm；所述第一带馈线和所述第二微带馈线的宽度设置为W

可选地，所述平行线包括两条传输线，两条所述传输线的宽度均设置为W

可选地，所述圆形贴片的直径设置为Φ

本发明的有益效果在于：改善了现有宽带缝隙天线的结构，在缝隙天线的馈电层增加微带馈线结构和开路枝节结构，其中所述微带馈线结构包括依次连接的第一微带馈线、平行线、第二微带馈线；所述开路枝节结构包括依次连接的圆形贴片、第一微带线、变容二极管、第一开路枝节、阻断电感及直流电源焊盘；所述圆形贴片与所述第二微带馈线连接，所述圆形贴片上开设一馈电孔，所述接地孔依次穿过所述馈电层、介质层及辐射层与所述射频地馈电，从而实现了传统宽带缝隙天线的陷波可重构特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明宽带缝隙天线的分层结构示意图；

图2为本发明宽带缝隙天线的第一视角结构示意图；

图3为本发明宽带缝隙天线的第二视角结构示意图；

图4为本发明微带馈线结构和开路枝节结构示意图；

图5为本发明宽带缝隙天线的驻波比随变容二极管容值的变化示意图；

图6为本发明宽带缝隙天线的驻波比随参数Φ

图7为本发明宽带缝隙天线的驻波比随参数Φ

图8为本发明宽带缝隙天线的驻波比随参数D

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的一实施例提出一种具有可重构陷波的宽带缝隙天线，参考图1，包括：

辐射层1，设有射频地11，所述射频地11开设有缝隙辐射体12；

介质层2；

馈电层3，设有微带馈线结构和开路枝节结构；

本实施例改善了现有宽带缝隙天线的结构，在馈电层增加微带馈线结构和开路枝节结构，其中，缝隙辐射层决定缝隙天线的归一化辐射方向图，缝隙辐射层和微带馈线结构决定缝隙天线的宽带，开路枝节结构决定缝隙天线的陷波中心频率和陷波中心频率处的隔离度。

具体地，参考图3，所述微带馈线结构包括依次连接的第一微带馈线311、平行线312、第二微带馈线313；所述开路枝节结构包括依次连接的圆形贴片321、第一微带线322、变容二极管323、第一开路枝节324、阻断电感325及直流电源焊盘326；所述圆形贴片321与所述第二微带馈线313连接，所述圆形贴片321上开设一馈电孔327，所述馈电孔327依次穿过所述馈电层3、介质层2及辐射层1与所述射频地11馈电。

进一步地，所述开路枝节结构的等效电长度为天线陷波中心频率处对应的四分之一波长。所述第一微带线322和所述第一开路枝节324的特征阻抗均为Z

其中，Z

进一步地，参考图2，所述缝隙辐射体12位于所述射频地11的中心，所述缝隙辐射体12包括第一缝隙，所述第一缝隙上排布有以所述第一缝隙中心相互对称的两个第二缝隙和两个第三缝隙。若对缝隙辐射体12的中心位置以尾端短路的微带线进行馈电，则可以形成三模宽带缝隙天线。

进一步地，参考图3，平行线312内嵌在第一微带馈线311和第二微带馈线313之间，本实施例中，所述平行线312包括两条相互平行的传输线，其中一条传输线与所述第一微带馈线311连接，另一条传输线与所述第二微带馈线313连接，平行线312为一个二阶的切比雪夫滤波器，具有滤波功能，从而使得宽带缝隙天线具有滤波性能，其次，平行线的结构决定了直流信号无法通过，因为金属层不连续，所以具有隔直流的作用，以保护测试设备。

进一步地，第一微带线322和第一开路枝节324可以为变容二极管323和阻断电感325提供焊盘，其次，由上述天线陷波的中心频率和变容二极管323的容值之间的关系可知，天线陷波的中心频率是第一微带线322的电长度和特征阻抗、第一开路枝节324的电长度和特征阻抗、变容二极管323的容值共同决定。选择合适的第一微带线322和第一开路枝节324的电长度和特征阻抗，对所期望得到的陷波，其能够所选择的变容二极管323的容值范围就会变大，从而增大了变容二极管323的选择范围。

进一步地，直流电源焊盘是为外部直流电源的引入提供路径；圆形贴片321的可以改善陷波中心频率处的隔离度；变容二极管323可以通过改变加载在其上电压的大小控制其容值，进而可重构陷波的中心频率位置；阻断电感325是一个大电感，其可以阻断来自于直流电源中的射频干扰。

圆形贴片321上设有一馈电孔327，其是一个接地孔，首先可以确保微带馈线的尾端短路，以保证缝隙天线正常工作，其次，其位置和大小的优化可以在保证天线性能不变的情况下实现对天线陷波中心频率处的隔离度进行改善。

参考图6可知，随圆形贴片321直径Φ

参考图7可知，随馈电孔327直径Φ

参考图8可知，随馈电孔327中心点和圆形贴片321的中心点的距离D

进一步地，宽带缝隙天线还包括一PCB板，所述PCB板的介电常数为3.38，介电损耗为0.0022，厚度为0.762mm，所述PCB板的尺寸为89.9mm*140mm；

由上述分析可知，天线版图上其他尺寸参数不变仅改变变容二极管323的容值大小只会改变陷波的位置，对天线的带宽和归一化辐射方向图无影响。在本实例中，变容二极管323位于与缝隙辐射体12并联放置的开路枝节结构上，缝隙天线的归一化辐射方向图不会随着变容二极管323的容值改变而变换。因此，此处只需要研究宽带缝隙天线的驻波比随变容二极管323的容值变化情况即可。可参考图5，随着变容二极管323的容值从1.9pF上升到16pF,该宽带缝隙天线的带宽几无变化，驻波比小于2的绝对带宽范围为1.99GHz到3.54GHz；与此同时，通带内的陷波中心频率从3.01GHz下降到2.58GHz。由此可知，此宽带缝隙天线的陷波可单独重构。

进一步地，参考图4，对天线数据进行优化后，优选地，所述第一带馈线和所述第二微带馈线313的宽度设置为W

进一步地，所述平行线312包括两条传输线，两条所述传输线的宽度均设置为W

进一步地，所述圆形贴片321的直径设置为Φ

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。