本發(fā)明涉及一種平面天線，尤其是一種格柵單板多頻多輻射器天線。

背景技術(shù)：

平面天線是常用的天線，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便等特性。平面天線一般有槽縫天線和貼片天線兩大類。槽縫天線是振子天線的對(duì)偶天線，是全向輻射。但是，普通的槽縫天線不僅輻射槽縫的長度要有二分之一波長，而且輻射槽縫周圍還需要較大的金屬地面積。金屬地沿槽縫方向的電流會(huì)產(chǎn)生交叉極化輻射，導(dǎo)致天線的交叉極化變差，這些都將導(dǎo)致頻譜效率和信道容量的下降。同時(shí)槽縫的阻抗很大，還使得槽縫天線饋電傳輸線的阻抗匹配比較困難。貼片天線由于接地面的存在，其輻射主向偏向貼片的一側(cè)。把槽縫天線與貼片天線組合在一起，不僅可以多頻多輻射器工作，還充分利用其不同的輻射特性為應(yīng)用服務(wù)，單通常的縫隙耦合貼片天線或者縫隙加載貼片天線中，縫隙是不輻射的。如何把槽縫天線與貼片天線組合在一起仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)性的難題，特別是用單層基板實(shí)現(xiàn)更是困難，而且現(xiàn)代通信的發(fā)展不僅要求天線可以多頻帶工作，多個(gè)頻帶可以分別調(diào)節(jié)，還要求可以調(diào)節(jié)天線的輻射特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提出一種格柵單板多頻多輻射器天線，該天線是單介質(zhì)基板結(jié)構(gòu)，有多個(gè)輻射器和多個(gè)工作頻率；輻射器在介質(zhì)基板兩側(cè)輻射的相對(duì)大小可以調(diào)節(jié)；多個(gè)輻射器共用一個(gè)饋電端口，不同輻射器的工作頻率可以分別調(diào)節(jié)，而且可以調(diào)節(jié)到同一頻率；該天線可以減小輻射槽縫的長度和金屬地的面積，而且具有抑制交叉極化的作用。

技術(shù)方案：本發(fā)明的格柵單板多頻多輻射器天線包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板上的金屬地、輻射槽縫、上輻射貼片、下輻射貼片和微帶饋線；介質(zhì)基板的一面是金屬地，介質(zhì)基板的另一面是上輻射貼片、下輻射貼片和微帶饋線的導(dǎo)帶；金屬地上有輻射槽縫和格柵，輻射槽縫位于金屬地的中心，格柵位于輻射槽縫的兩邊；輻射槽縫的形狀是矩形，輻射槽縫的兩端短路；在輻射槽縫中間部分，其槽縫的兩個(gè)邊緣，分別有上排金屬化過孔陣列和下排金屬化過孔陣列，上排金屬化過孔陣列穿越介質(zhì)基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質(zhì)基板的另一面與上輻射貼片相連，下排金屬化過孔陣列穿越介質(zhì)基板，一頭與金屬地相連，另一頭在介質(zhì)基板的另一面與下輻射貼片相連；上輻射貼片和下輻射貼片的形狀是矩形，兩者之間有一個(gè)縫隙；金屬地也是所述的微帶饋線的接地面，微帶饋線導(dǎo)帶的一端是天線的端口，微帶饋線導(dǎo)帶的另一端跨過輻射槽縫并伸展一段長度至微帶饋線終端，微帶饋線終端開路。

上排金屬化過孔陣列和下排金屬化過孔陣列使得輻射槽縫中間部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫，輻射槽縫的其余部分是高阻槽縫；輻射槽縫因此具有階躍阻抗的特性，產(chǎn)生一個(gè)頻率較低的低頻槽縫工作頻帶和一個(gè)頻率較高的高頻槽縫工作頻帶；改變介質(zhì)基板的厚度磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，可以改變高阻槽縫和低阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

上輻射貼片和下輻射貼片分別構(gòu)成兩個(gè)單獨(dú)的輻射器，上輻射貼片和下輻射貼片也可以構(gòu)成一個(gè)組合輻射器，改變上輻射貼片和下輻射貼片的長度，可以改變上輻射貼片和下輻射貼片的工作波長，也改變了組合輻射器的工作波長。

改變縫隙的寬度，可以調(diào)節(jié)上輻射貼片在介質(zhì)基板兩側(cè)的輻射比，可以調(diào)節(jié)下輻射貼片在介質(zhì)基板兩側(cè)的輻射比，可以調(diào)節(jié)上輻射貼片和下輻射貼片的組合輻射器在介質(zhì)基板兩側(cè)的輻射比。

上排金屬化過孔陣列或者下排金屬化過孔陣列中，改變相鄰金屬化過孔的間距，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

改變輻射槽縫的寬度，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫和高阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

改變微帶饋線終端到輻射槽縫的距離，可以調(diào)節(jié)天線的工作頻率、工作頻帶的帶寬。

格柵的方向垂直于輻射槽縫的方向，格柵靠近輻射槽縫的一端短路，格柵的另一端延伸到金屬地的邊緣且開路，格柵的長度大于工作波長的一半。

金屬化過孔陣列中，相鄰金屬化過孔的間距要小于十分之一波長。

格柵單板多頻多輻射器天線有輻射槽縫、上輻射貼片和下輻射貼片三個(gè)單獨(dú)的輻射器，上輻射貼片和下輻射貼片還可以組合出一個(gè)輻射器，這些輻射器共用一個(gè)饋電端口。輻射槽縫和其它輻射貼片的工作頻率相互影響很小，因此可以獨(dú)立調(diào)節(jié)輻射槽縫的工作頻率，也可以獨(dú)立調(diào)節(jié)上輻射貼片和下輻射貼片的工作頻率。

輻射槽縫是全向輻射，在介質(zhì)基板的兩側(cè)都有主輻射，其低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶主要由輻射槽縫的諧振頻率確定，但是金屬地的尺寸、微帶饋線導(dǎo)帶在輻射槽縫的位置、微帶饋線的阻抗、微帶饋線終端離輻射槽縫的距離也可以對(duì)天線的工作頻率和匹配程度進(jìn)行微調(diào)。由于輻射槽縫既有低阻槽縫又有高阻槽縫，具有階躍阻抗的特性，不僅使得天線小型化，也減小了金屬地的尺寸，而且也減小了交叉極化，而且還可以使得天線有多個(gè)工作頻帶。

上輻射貼片、下輻射貼片和組合輻射器的輻射特性可以由縫隙調(diào)節(jié)，當(dāng)縫隙很小的時(shí)，這些輻射主向都朝向介質(zhì)基板偏向輻射貼片的一側(cè)，即介質(zhì)基板背離金屬地的方向；當(dāng)縫隙逐漸變寬，朝著介質(zhì)基板金屬地一側(cè)的輻射逐漸增強(qiáng)。

上輻射貼片的工作波長主要由上輻射貼片的長度決定，工作波長大約為上輻射貼片長度的兩倍；下輻射貼片的工作波長主要由下輻射貼片的長度決定，工作波長大約為下輻射貼片長度的兩倍；組合輻射器的工作波長大約是上輻射貼片和下輻射貼片長度之和的兩倍。

金屬地上的格柵由于其方向與輻射槽縫垂直，因此阻礙了與輻射槽縫方向平行的電流，這個(gè)方向的電流會(huì)產(chǎn)生交叉極化輻射；格柵對(duì)垂直于輻射槽縫方向的電流沒有影響，這個(gè)方向的電流產(chǎn)生主極化輻射。另一方面，格柵對(duì)輻射槽縫是一種周期性的加載，周期性結(jié)構(gòu)具有慢波特性，因此這種加載會(huì)使得輻射槽縫的波長變短，也就是可以減小輻射槽縫的物理長度，進(jìn)而再減小金屬地的尺寸。

有益效果：本發(fā)明的格柵單板多頻多輻射器天線的有益效果是，該天線是單介質(zhì)基板，成本低；可以減小整個(gè)天線的電尺寸、實(shí)現(xiàn)小型化，還具有抑制天線的交叉極化作用；天線有多個(gè)共用一個(gè)饋電端口的輻射器，這些輻射器具有可調(diào)節(jié)的不同的輻射方向特性；同時(shí)該天線不僅有多個(gè)頻帶，而且多個(gè)頻帶可以分別調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為格柵單板多頻多輻射器天線結(jié)構(gòu)示意圖

圖中有：介質(zhì)基板1、金屬地2、輻射槽縫3、上輻射貼片4、下輻射貼片5、微帶饋線6、上排金屬化過孔7、下排金屬化過孔8、縫隙9、端口10、導(dǎo)帶11、微帶饋線終端12和格柵21。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明所采用的實(shí)施方案是：格柵單板多頻多輻射器天線包括介質(zhì)基板1、設(shè)置在介質(zhì)基板1上的金屬地2、輻射槽縫3、上輻射貼片4、下輻射貼片5和微帶饋線6；介質(zhì)基板1的一面是金屬地2，介質(zhì)基板2的另一面是上輻射貼片4、下輻射貼片5和微帶饋線6的導(dǎo)帶11；金屬地2上有輻射槽縫3和格柵21，輻射槽縫3位于金屬地2的中心，格柵21位于輻射槽縫3的兩邊；輻射槽縫3的形狀是矩形，輻射槽縫3的兩端短路；在輻射槽縫3中間部分，其槽縫的兩個(gè)邊緣，分別有上排金屬化過孔陣列7和下排金屬化過孔陣列8，上排金屬化過孔陣列7穿越介質(zhì)基板1，一頭與金屬地2相連，另一頭在介質(zhì)基板1的另一面與上輻射貼片4相連，下排金屬化過孔陣列8穿越介質(zhì)基板1，一頭與金屬地2相連，另一頭在介質(zhì)基板1的另一面與下輻射貼片相連5；上輻射貼片4和下輻射貼片5的形狀是矩形，兩者之間有一個(gè)縫隙9；金屬地2也是所述的微帶饋線6的接地面，微帶饋線6導(dǎo)帶11的一端是天線的端口10，微帶饋線6導(dǎo)帶11的另一端跨過輻射槽縫3并伸展一段長度至微帶饋線終端12，微帶饋線終端12開路。

上排金屬化過孔陣列7和下排金屬化過孔陣列8使得輻射槽縫3中間部分的特性阻抗變低，形成低阻槽縫，輻射槽縫3的其余部分是高阻槽縫；輻射槽縫3因此具有階躍阻抗的特性，產(chǎn)生一個(gè)頻率較低的低頻槽縫工作頻帶和一個(gè)頻率較高的高頻槽縫工作頻帶；改變介質(zhì)基板1的厚度磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，可以改變高阻槽縫和低阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫3的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

上輻射貼片4和下輻射貼片5分別構(gòu)成兩個(gè)單獨(dú)的輻射器，上輻射貼片4和下輻射貼片5也可以構(gòu)成一個(gè)組合輻射器，改變上輻射貼片4和下輻射貼片5的長度，可以改變上輻射貼片4和下輻射貼片5的工作波長，也改變了組合輻射器的工作波長。

改變縫隙9的寬度，可以調(diào)節(jié)上輻射貼片4在介質(zhì)基板1兩側(cè)的輻射比，可以調(diào)節(jié)下輻射貼片5在介質(zhì)基板1兩側(cè)的輻射比，可以調(diào)節(jié)上輻射貼片4和下輻射貼片5的組合輻射器在介質(zhì)基板1兩側(cè)的輻射比。

上排金屬化過孔陣列7或者下排金屬化過孔陣列8中，改變相鄰金屬化過孔的間距，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫3的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

改變輻射槽縫3的寬度，可以調(diào)節(jié)低阻槽縫和高阻槽縫的特性阻抗，改變輻射槽縫3的高低阻抗比，進(jìn)而改變天線的低頻槽縫工作頻帶和高頻槽縫工作頻帶。

改變微帶饋線終端12到輻射槽縫3的距離，可以調(diào)節(jié)天線的工作頻率、工作頻帶的帶寬。

格柵21的方向垂直于輻射槽縫3的方向，格柵21靠近輻射槽縫3的一端短路，格柵21的另一端延伸到金屬地2的邊緣且開路，格柵21的長度大于工作波長的一半。

上排金屬化過孔陣列7和下排金屬化過孔陣列8中，相鄰金屬化過孔的間距要小于十分之一波長。

格柵單板多頻多輻射器天線的輻射槽縫3是全向輻射，在介質(zhì)基板1的兩側(cè)都有主輻射，低頻槽縫工作頻率和高頻槽縫工作頻率主要由輻射槽縫3的諧振頻率確定，但是金屬地2的尺寸、微帶饋線6在輻射槽縫3的位置、微帶饋線6的寬度也可以對(duì)天線的工作頻率和匹配程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于輻射槽縫3具有階躍阻抗的特性，不僅使得天線小型化，減小了交叉極化，也減小了金屬地2的尺寸。

格柵單板多頻多輻射器天線有輻射槽縫3、上輻射貼片4和下輻射貼片5三個(gè)單獨(dú)的輻射器，上輻射貼片4和下輻射貼片5還可以組合出一個(gè)輻射器，這些輻射器共用一個(gè)饋電端口10。輻射槽縫3和其它輻射貼片的工作頻率相互影響很小，因此可以獨(dú)立調(diào)節(jié)輻射槽縫3的工作頻率，也可以獨(dú)立調(diào)節(jié)上輻射貼片4和下輻射貼片5的工作頻率。

上輻射貼片4、下輻射貼片5和組合輻射器的輻射特性可以由縫隙9調(diào)節(jié)，當(dāng)縫隙9很小的時(shí)，這些輻射主向都朝向介質(zhì)基板1偏向輻射貼片的一側(cè)，即介質(zhì)基板1背離金屬地2的方向；當(dāng)縫隙9逐漸變寬，朝著介質(zhì)基板1金屬地2一側(cè)的輻射逐漸增強(qiáng)。

上輻射貼片4的工作波長主要由上輻射貼片4的長度決定，工作波長大約為上輻射貼片4長度的兩倍；下輻射貼片5的工作波長主要由下輻射貼片5的長度決定，工作波長大約為下輻射貼片5長度的兩倍；組合輻射器的工作波長大約是上輻射貼片4和下輻射貼片5長度之和的兩倍。

在工藝上，格柵單板多頻多輻射器天線既可以采用普通的印刷電路板(PCB)工藝，也可以采用低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝或者CMOS、Si基片等集成電路工藝實(shí)現(xiàn)。其中上排金屬化過孔陣列7和下排金屬化過孔陣列8可以是空心金屬通孔也可以是實(shí)心金屬孔，金屬通孔的形狀可以是圓形，也可以是方形或者其他形狀的。

根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。