技术领域

[0001] 本实用新型涉及通信技术领域， 尤其涉及一种可重构的双极化宽频天线。

背景技术

[0002] 为了便于通信终端和射频识别系统的大规模推 广应用， 终端或系统的经济成本 和体积大小都是至关重要的考虑因素， 作为其中重要部件的天线， 在保证较高 性能指标的前提下， 必须都需要多频化、 宽带化、 小型化。 现有技术的双极化 天线设计的主流方法是通过将两个相同的天线 单元， 按照相互垂直的正交式布 局来实现。 虽然两个天线单元在垂直放置吋正好形状相互 嵌入式紧密结合可以 减小天线总体尺寸， 但是受制于天线单元的设计尺寸， 使得双极化天线的尺寸 很难再缩小。 并且两个天线单元也较难形成较好的隔离度。

技术问题

[0003] 本实用新型的主要目的提供一种可重构的双极 化宽频天线， 旨在解决现有的双 极化天线尺寸大， 并且隔离度差的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的， 一种可重构的双极化宽频天线， 包括介质板、 镂空金属片、 L形金属微带线、 第一 SMA头、 斧形单极子结构和第二 SMA头， 所述镂空金属片 贴合于所述介质板的上表面， 所述 L形金属微带线和所述斧形单极子结构贴合于 所述介质板的下表面； 所述镂空金属片上刻蚀有阶梯型镂空缝隙， 所述阶梯型 镂空缝隙由第一矩形镂空、 第二矩形镂空、 第三矩形镂空、 第四矩形镂空和第 五矩形镂空依次连接构成； 所述 L形金属微带线的横部与所述介质板的下表面� � 长边平行， 所述 L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面� �长边垂直； 所述 斧形单极子结构包括条形竖部和斧形横部， 所述斧形单极子结构的条形竖部包 括连接的第一矩形金属片和第二矩形金属片， 所述斧形单极子结构的条形竖部 与所述介质板的下表面的长边垂直； 所述斧形单极子结构的斧形横部包括对称

1 设置于所述斧形单极子结构的条形竖部两侧的 等边梯形金属片， 所述斧形单极 子结构关于所述介质板的下表面的宽边中轴线 对称； 所述第一 SMA头设置于所 述介质板上， 所述镂空金属片与第一 SMA头的接地端电连接， 所述 L形金属微带 线与第一 SMA头的馈电端电连接； 所述第二 SMA头设置于所述介质板上， 所述 斧形单极子结构与第二 SMA头的馈电端电连接， 所述镂空金属片与第二 SMA头 的接地端电连接； 所述 L形金属微带线的竖部延伸至所述介质板的下� �面的底部 长边， 所述第一 SMA头设置于所述 L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面 的底部长边相交位置的介质板上， 形成第一馈电端口； 所述斧形单极子结构的 竖部延伸至所述介质板的下表面的顶部长边， 所述第二 SMA头设置于所述斧形 单极子结构的竖部与所述介质板的下表面的顶 部长边相交位置的介质板上， 形 成第二馈电端口； 所述可重构的双极化宽频天线还包括一对设置 于所述斧形单 极子结构的等边梯形金属片的尖端上部的金属 焊盘， 所述金属焊盘上设置有过 孔， 所述金属焊盘通过所述过孔接地， 所述金属焊盘还通过集总电容与所述斧 形单极子结构的等边梯形金属片的尖端连接。

[0005] 优选的， 所述第一矩形镂空、 第二矩形镂空、 第三矩形镂空、 第四矩形镂空和 第五矩形镂空的宽边与所述介质板的上表面的 宽边中轴线平行； 所述第一矩形 镂空、 第二矩形镂空、 第三矩形镂空、 第四矩形镂空和第五矩形镂空关于所述 宽边中轴线对称。

[0006] 优选的， 所述介质板为 FR4的介质基板， 所述介质板的厚度为 0.8mm且介电常 数为 4.4。

[0007] 优选的， 所述介质板和镂空金属片的长度为 74mm， 所述介质板和镂空金属片 的宽度为 106mm; 所述第一矩形镂空的长度为 52mm， 所述第一矩形镂空的宽度 为 44mm; 所述第二矩形镂空的长度为 32mm， 所述第二矩形镂空的宽度为 6mm ； 所述第三矩形镂空的长度为 6.7mm， 所述第三矩形镂空的宽度为 10.5mm; 所 述第四矩形镂空的长度为 2.6mm， 所述第四矩形镂空的宽度为 17.7mm; 所述第 五矩形镂空的长度为 9.6mm， 所述第五矩形镂空的宽度为 1.5mm。

[0008] 优选的， 阶梯型镂空缝隙的下部长边与所述介质板的上 表面的下部长边的距离 为 6.3mm。

2 [0009] 优选的， 所述 L形金属微带线的宽度为 1.32mm， 所述 L形金属微带线的横部的 长度为 27.6mm， 所述 L形金属微带线的竖部长度为 11.32mm。

[0010] 优选的， 所述 L形金属微带线的竖部与所述介质板的下表面� �左边宽边的距离 为 20.4mm。

[0011] 优选的， 所述斧形单极子结构的第一矩形金属片的长度 为 2.5mm， 所述第一矩 形金属片的宽度为 36mm; 所述斧形单极子结构的第二矩形金属片的长度 为 lmm ， 所述第二矩形金属片的宽度为 11mm; 所述斧形单极子结构的等边梯形金属片 的上底边长度为 2.5mm， 所述等边梯形金属片的下底边长度为 16mm， 所述等边 梯形金属片的高度为 6.75mm。

[0012] 优选的， 所述斧形单极子结构的等边梯形金属片的中心 点与所述斧形单极子结 构的第一矩形金属片的下底边的垂直距离为 9.8mm。

发明的有益效果

有益效果

[0013] 本实用新型可重构的双极化宽频天线通过设置 阶梯型镂空缝隙谐振， 有效利用 阶梯型镂空缝隙谐振的正交电场模式来实现双 极化天线， 可以充分减小天线设 计尺寸， 并在两个馈电端口间形成高的隔离度， 使得两个馈电端口的频率可重 构并可独立谐调。

对附图的简要说明

附图说明

[0014] 图 1是本实用新型可重构的双极化宽频天线优选� �施例的结构示意图；

[0015] 图 2是本实用新型可重构的双极化宽频天线的镂� �金属片优选实施例的结构示 意图；

[0016] 图 3是本实用新型可重构的双极化宽频天线的 L形金属微带线和斧形单极子结构 优选实施例的结构示意图；

[0017] 图 4是本实用新型可重构的双极化宽频天线的反� �系数仿真结果示意图；

[0018] 图 5是本实用新型可重构的双极化宽频天线 L0参数的反射系数仿真结果示意图

[0019] 图 6是本实用新型可重构的双极化宽频天线 dl参数的反射系数仿真结果示意图 [0020] 图 7是本实用新型可重构的双极化宽频天线 W4参数的反射系数仿真结果示意图 [0021] 图 8是本实用新型可重构的双极化宽频天线 LP3参数的反射系数仿真结果示意图 [0022] 图 9是本实用新型可重构的双极化宽频天线 S1参数的反射系数仿真结果示意图

[0023] 图 10是本实用新型可重构的双极化宽频天线集总� ��容参数的反射系数仿真结果 示意图。

[0024] 本实用新型目的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 将在具体实施方式部分 一并参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0025] 为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所 采取的技术手段及功效， 以下结 合附图及较佳实施例， 对本实用新型的具体实施方式、 结构、 特征及其功效进 行详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用 新型， 并不用于限定本实用新型。

[0026] 参照图 1所示， 图 1是本实用新型可重构的双极化宽频天线优选� �施例的平面结 构示意图。 在本实施例中， 可重构的双极化宽频天线 1， 包括介质板 10、 镂空金 属片 20、 L形金属微带线 30和第一 SMA (Sub-Miniature-A) 头 40、 斧形单极子结 构 50和第二 SMA (Sub-Miniature-A) 头 60。 所述可重构的双极化宽频天线 1为长 方体结构 （图 1中仅示出了平面示意图） ， 所述镂空金属片 20、 L形金属微带线 3 0及斧形单极子结构 50均为铜质。 所述介质板 10为 FR4的介质基板， 所述介质板 1 0厚度为 0.8mm且介电常数优选为 4.4。 所述第一 SMA头 40、 第二 SMA头 60为同轴 连接器。 所述镂空金属片 20贴合于所述介质板 10的上表面， 所述 L形金属微带线 30和所述斧形单极子结构 50贴合于所述介质板 10的下表面； 所述镂空金属片 20 上刻蚀有阶梯型镂空缝隙 21， 所述阶梯型镂空缝隙 21由第一矩形镂空 211、 第二 矩形镂空 212、 第三矩形镂空 213、 第四矩形镂空 214和第五矩形镂空 215依次连

4 接构成； 所述 L形金属微带线的横部 31与所述介质板 10的下表面的长边平行， 所 述 L形金属微带线的竖部 32与所述介质板 10的下表面的长边垂直； 所述斧形单极 子结构 50包括条形竖部 51和斧形横部 52， 所述斧形单极子结构的条形竖部 51包 括连接的第一矩形金属片 511和第二矩形金属片 512， 所述斧形单极子结构的条 形竖部 51与所述介质板 10的下表面的长边垂直； 所述斧形单极子结构的斧形横 部 52包括对称设置于所述斧形单极子结构的条形� ��部 51两侧的等边梯形金属片 5 21， 所述斧形单极子结构 50关于所述介质板 10的下表面的宽边中轴线对称； 所 述第一 SMA头 40穿设于所述介质板 10上， 所述镂空金属片 20与第一 SMA头 40的 接地端电连接， 所述 L形金属微带线 30与第一 SMA头 40的馈电端电连接； 所述第 二 SMA头 60设置于所述介质板 10上， 所述斧形单极子结构 50与第二 SMA头 60的 馈电端电连接， 所述镂空金属片 20与第二 SMA头 60的接地端电连接。 所述 L形金 属微带线的竖部 32延伸至所述介质板 10的下表面的底部长边， 所述第一 SMA头 4 0设置于所述 L形金属微带线的竖部 32与所述介质板 10的下表面的底部长边相交 位置的介质板 10上， 形成第一馈电端口 S11 ; 所述斧形单极子结构的竖部 51延伸 至所述介质板 10的下表面的顶部长边， 所述第二 SMA头 60设置于所述斧形单极 子结构的竖部 51与所述介质板 10的下表面的顶部长边相交位置的介质板 10上， 形成第二馈电端口 S22。 所述可重构的双极化宽频天线 1还包括一对设置于所述 斧形单极子结构 50的等边梯形金属片 521的尖端上部的金属焊盘 70， 所述金属焊 盘 70上设置有过孔 71， 所述金属焊盘 70通过所述过孔 71接地， 所述金属焊盘 70 还通过集总电容 80与所述斧形单极子结构 50的等边梯形金属片 521的尖端连接。

[0027] 本实用新型可重构的双极化宽频天线通过设置 阶梯型镂空缝隙谐振， 有效利用 阶梯型镂空缝隙谐振的正交电场模式来实现双 极化天线， 可以充分减小天线设 计尺寸， 并在两个馈电端口间形成高的隔离度， 使得两个馈电端口的频率可重 构并可独立谐调。

[0028] 参照图 2所示， 图 2是可重构的双极化宽频天线的镂空金属片优� �实施例的结构 示意图。 在本实施例中， 所述第一矩形镂空 211、 第二矩形镂空 212、 第三矩形 镂空 213、 第四矩形镂空 214和第五矩形镂空 215的宽边与所述介质板 10的上表面 的宽边中轴线平行； 所述第一矩形镂空 211、 第二矩形镂空 212、 第三矩形镂空 2 13、 第四矩形镂空 214和第五矩形镂空 214关于所述宽边中轴线对称。

[0029] 所述介质板 10和镂空金属片 20的长度 W为 74mm， 所述介质板 10和镂空金属片 2 0的宽度 L为 106mm; 所述第一矩形镂空 211的长度 WO为 52mm， 所述第一矩形镂 空 211的宽度 L0为 44mm; 所述第二矩形镂空 212的长度 W1为 32mm， 所述第二矩 形镂空 212的宽度 L1为 6mm; 所述第三矩形镂空 213的长度 W2为 6.7mm， 所述第 三矩形镂空 213的宽度 L2为 10.5mm; 所述第四矩形镂空 214的长度 W3为 2.6mm， 所述第四矩形镂空 214的宽度 L3为 17.7mm; 所述第五矩形镂空 215的长度 W4为 9. 6mm, 所述第五矩形镂空 215的宽度 L4为 1.5mm。 所述阶梯型镂空缝隙 21的下部 长边与所述介质板 10的上表面的下部长边的距离 dx为 6.3mm。

[0030] 参照图 3所示， 图 3是可重构的双极化宽频天线的 L形金属微带线和斧形单极子 结构优选实施例的结构示意图。 所述 L形金属微带线 30的宽度 WP1为 1.32mm， 所 述 L形金属微带线的横部 31的长度 d2为 27.6mm， 所述 L形金属微带线的竖部 32的 长度 dl为 11.32mm。 所述 L形金属微带线的竖部 32与所述介质板 10的下表面的左 边宽边的距离 dO为 20.4mm。 所述斧形单极子结构 50的第一矩形金属片 511的长度 WP2为 2.5mm， 所述第一矩形金属片 511的宽度 LP2为 36mm; 所述斧形单极子结 构 50的第二矩形金属片 512的长度 WP3为 lmm， 所述第二矩形金属片 512的宽度 为 LP3为 11mm; 所述斧形单极子结构 50的等边梯形金属片 521的上底 S2长度为 2. 5mm, 所述等边梯形金属片的下底边长度 SI为 16mm， 所述等边梯形金属片的高 度 d3为 6.75mm。 所述斧形单极子结构 50的等边梯形金属片 521的中心点与所述斧 形单极子结构 50的第一矩形金属片 511的下底边的垂直距离为 9.8mm。

[0031] 参考图 4所示， 图 4是本实用新型可重构的双极化宽频天线的反� �系数仿真结果 示意图。 从图 4可以看出， 所述可重构的双极化宽频天线 1有两个馈电端口， 所 述第一馈电端口 S11的反射系数在 -10dB以下， 工作频率可以覆盖 1.15GHz到 2.93 GHz, FBW=86.9%, 实现了 fml、 fm2、 fm3三个谐振模式； 所述第二馈电端口 S 22的反射系数在 -10dB以下， 工作频率可以覆盖 1.15GHz到 2.99GHz, FBW=58.9 %, 实现了 fpl、 f _P 2两个谐振模式。 所述第一馈电端口 S11和所述第二馈电端口 S 22间的隔离度小于 -32dB。

[0032] 参考图 5所示， 图 5是本实用新型可重构的双极化宽频天线 L0参数的反射系数仿 真结果示意图。 从图 5中可以看出， 通过调节所述第一矩形镂空 211的宽度 L0， 可以实现对 fm2的独立调谐。 参考图 6所示， 图 6是本实用新型可重构的双极化宽 频天线 dl参数的反射系数仿真结果示意图。 从图 6中可以看出， 通过调节 L形金 属微带线的竖部 32的长度 dl， 可以实现对 fm3的独立调谐。 参考图 7所示， 图 7是 本实用新型可重构的双极化宽频天线 W4参数的反射系数仿真结果示意图。 从图 7 中可以看出， 通过调节所述第五矩形镂空 215的长度 W4来实现对 fml的调谐。

[0033] 参考图 8所示， 图 8是本实用新型可重构的双极化宽频天线 LP3参数的反射系数 仿真结果示意图。 从图 8中可以看出， 通过调节斧形单极子结构 50的第二矩形金 属片 512的宽度 LP3， 可以实现对 fpl的独立调谐。 参考图 9所示， 图 9是本实用新 型可重构的双极化宽频天线 S1参数的反射系数仿真结果示意图。 从图 9中可以看 出， 通过调节所述斧形单极子结构 50的等边梯形金属片 521的下底长度 Sl， 可以 实现对 fp2的独立调谐。

[0034] 参考图 10所示， 图 10是本实用新型可重构的双极化宽频天线集总� ��容参数的反 射系数仿真结果示意图。 从图 10中可以看出， 通过调节所述集总电容 80的大小 ， 可以实现对 f _P 2的频率可重构， 随着集总电容 80的增大， 谐振频率 fp2不断降低

[0035] 本实用新型可重构的双极化宽频天线通过设置 阶梯型镂空缝隙谐振， 通过有效 利用阶梯型镂空缝隙谐振的正交电场模式来实 现双极化天线， 可以充分减小天 线设计尺寸， 并在两个馈电端口间形成高的隔离度， 使得两个馈电端口的频率 可重构并可独立谐调。

[0036] 以上仅为本实用新型的优选实施例， 并非因此限制本实用新型的专利范围， 凡 是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等 效结构或等效功能变换， 或直接 或间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本实用新型的专利保护范围 内。

工业实用性

[0037] 本实用新型可重构的双极化宽频天线通过设置 阶梯型镂空缝隙谐振， 有效利用 阶梯型镂空缝隙谐振的正交电场模式来实现双 极化天线， 可以充分减小天线设 计尺寸， 并在两个馈电端口间形成高的隔离度， 使得两个馈电端口的频率可重 构并可独立谐调。

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