一种基于复合左右手传输线单元的天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于复合左右手传输线单元的天线。
【背景技术】
[0002] 早期的无线电设备一般都工作在某一个特定的频段。但是随着无线通信技术的发 展和需求的不断增加，有时需要无线通信系统能够工作在不同的频段。在这种情况下，当两 个频段相距比较近的时候，我们可以采用宽带，或者超宽带的天线来覆盖这些频段。可是当 这些频段相距比较远的时候，这种天线设计的难度就会相当大，实现的可能性就比较小。因 此可以采用两套天线系统分别对应不同的收发设备，这对于天线设计而言和原来没有什么 区别，并且需要考虑两套天线系统之间的干扰问题。但是设备小型化和降低成本的要求使 得双频或者多频系统有时只能采用一个天线，因此要设计双多频天线才能达到目的。所谓 双多频天线是指：在两个或者多个不同的频段范围内，各项性能均能满足系统要求的一副 天线，具体包括带宽内驻波比、增益、方向图和效率等指标。
[0003] 为了使微带天线能够实现双多频工作，现在已经研究出了多种方法，其中较为常 用的方法有贴片法、抗性加载法。
[0004] -、贴片法
[0005] 贴片法是实现天线双频工作的较好方法之一，也是较为常用的一种方法。下面主 要介绍正交模贴片法和多贴片法这两种方法。
[0006] 1)、正交模贴片法
[0007] 正交模贴片天线是实现双频工作的最简单方案。它通过使矩形贴片长、宽两正交 边的第一谐振频率实现双频，比如TMOl模和TMlO模。该方法对低成本和短距离应用较为 适用，其局限性在于两个频率呈现正交极化。
[0008] 2)、多贴片法
[0009] 与正交模双频贴片天线不同，多贴片天线方案采用多个辐射单元来获取多个频 率。各个频率既可以以相同的极化模式工作，也可以在不同极化模式下工作。对于不同的 多层贴片结构，他们具有各自相应的特性。多贴片法有两种结构，一种是叠层结构，与各自 独立的贴片相比，叠层多贴片结构使单一结构中的高频谐振频率进一步提高；另一种是共 面多谐振器天线结构，由于受频率比有限的影响，该结构通常应用于短链路收发模块或车 载卫星系统中。
[0010] 二、抗性加载法
[0011] 在微带天线上加载电抗性负载是目前使用最广泛的天线双频技术。加载的电抗性 负载包括以下一些类型：短截线、开设槽口、销钉和电容以及缝隙等。当在微带天线上加载 短截线或开设槽口来实现双频工作时，天线尺寸将有所缩减，但是频率比只能设计在不大 于1. 2范围之内，否则交叉极化将变大。通过在天线贴片与接地板间引入短路孔或集总电 容也可以实现双频工作，可以改变短路孔或是电容数量来调节频率比。
[0012] 不论是贴片法还是抗性加载法来设计双频天线，其本质都是利用传统右手传输线 的相位滞后效应，因此基于右手传输线设计的双频天线往往具有体积大，频率比固定，极化 方式单一固有缺点，同时频率比调节起来不够灵活。
【发明内容】
[0013] 本发明要解决的技术问题是，提供一种基于复合左右手传输线单元的天线，具有 体积小、频率比调节更加自由，且可以线极化和圆极化共用特点。
[0014] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
[0015] -种基于复合左右手传输线单元的天线包括：介质基板，所述介质基板的上下表 面分别印制第一金属层和第二金属层；所述第一金属层上设有复合左右手传输线单元，所 述第二金属层的中心处设有逆开口环；所述介质基板的两个侧面分别设有电缆接头。
[0016] 作为优选，所述复合左右手传输线单元由中心导体带和位于两侧的导体平面构 成，所述中心导体带上设有相互对称分布的一对叉指电容，两侧的所述导体平面上分别设 有分别位于所述叉指电容两端且相互对称分布的一对折线电感，所述导体平面和中心导体 带之间具有缝隙。
[0017] 作为优选，所述叉指电容包含五个叉指，每个叉指的宽度为I. 15mm，长度为 2. 4_，叉指间的缝隙宽度为0. 15mm ;所述折线电感从左至右分为十一段，长度分别为 0· 62mm、2. 89mm、L 24mm、5. 78mm、L 24mm、5. 78mm、L 24mm、5. 78mm、L 24mm、2. 89mm、0· 62mm， 宽度均为〇. 24mm，折线电感周围的缝隙宽度为0. 18mm ;所述导体平面和中心导体带之间的 缝隙宽度为〇.4mm。
[0018] 作为优选，所述逆开口环为方形，其长度为9. 2mm，环线宽度为0· 25mm，开口宽度 为0· 2臟。
[0019] 作为优选，所述同轴接头通过固定件安装在所述介质基板的侧面上。
[0020] 作为优选，所述第一金属层和所述第二金属层通过金属化过孔连接。
[0021] 作为优选，所述介质基板采用介电常数为4. 3、厚度为I. 5mm的FR-4基板。
[0022] 作为优选，所述电缆接头为同轴电缆接头。
[0023] 本发明采用复合左右手传输线单元来设计小型双频天线，与右手传输线设计的双 频天线相比，该天线具有更小的体积，频率比调节更加自由，且可以线极化和圆极化共用的 特点，具有更为普遍的通用性。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例基于复合左右手传输线单元的天线的结构示意图；
[0025] 图2为本发明实施例天线的等效电路模型；
[0026] 图3为本发明实施例天线仿真的色散关系图；
[0027] 图4为本发明实施例天线仿真和实测端口反射系数的对比曲线图；
[0028] 图5为本发明实施例天线在2. OGHz时的归一化远场方向图；
[0029] 图6为本发明实施例天线在2. 6GHz时的归一化远场方向图；
[0030] 图7为本发明实施例天线在2. OGHz时电场分布；
[0031] 图8为本发明实施例天线在2. 6GHz时电场分布。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0033] 如图1所示，本发明实施例提供一种基于复合左右手传输线单元的天线，包括：介 质基板1，所述介质基板1的上下表面分别印制第一金属层2和第二金属层3 ;所述第一金 属层2上设有复合左右手传输线单元，所述第二金属层3的中心处设有逆开口环6 ;所述介 质基板的两个侧面分别设有电缆接头8。
[0034] 作为优选，所述复合左右手传输线单元由中心导体带9和位于两侧的导体平面10 构成，所述中心导体带9上设有相互对称分布的一对叉指电容4,两侧的所述导体平面10 上分别设有分别位于所述叉指电容4两端且相互对称分布的一对折线电感5,所述导体平 面10和中心导体带9之间具有缝隙。
[0035] 作为进一步优选，所述叉指电容4包含五个叉指，每个叉指的宽度为I. 15mm，长度 为2. 4_，叉指间的缝隙宽度为0. 15