一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911842A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211477841.2(22)申请日2022.11.23(71)申请人西北民族大学地址730000甘肃省兰州市城关区西北新村1号(72)发明人王涛尹大伟刘文博肖雯娟陈钰镇(74)专利代理机构北京华仁联合知识产权代理有限公司11588专利代理师王小芳(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q15/16(2006.01)H01Q1/50(2006.01)H01Q5/50(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线(57)摘要本发明提供基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，天线的主体部分包括层叠和分形结构的微带天线，曲面状的反射面，谐振环，碗状的背腔结构。曲面状的反射面是在碗状的背腔结构的内部底面喷涂导电银胶构成。层叠和分形结构的微带天线由2层组成，且位于碗状的背腔结构内部，上层的微带天线为圆形，辐射贴片采用4阶迭代的圆环分形结构，在下层的介质底部覆铜作为底板，两层介质之间使用空气进行填充。谐振环位于碗状的背腔结构的顶部。该天线的工作频段为5.61GHz～6.72GHz，在该频率范围内的增益为10.9dBi～14.6dBi，且在5.7GHz时增益最高。该天线具有构造简单、成本低廉、宽频带、高增益等优点。CN115911842ACN115911842A权利要求书1/1页1.一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：天线的主体包括层叠和分形结构的微带天线(2)，曲面状的反射面(4)，谐振环(1)，碗状的背腔结构(5)。所述的曲面状的反射面(4)是碗状的背腔结构内部曲面(6)的一部分并喷涂导电银胶构成。所述的层叠和分形结构的微带天线(2)位于碗状的背腔结构(5)内部。所述的谐振环(1)位于碗状的背腔结构(5)的顶部。2.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的碗状的背腔结构(5)采用3D打印技术并使用高密度聚乙烯材料加工而成，其外部形态为一半径为73.6mm，高为28.7mm的圆柱体，碗状的背腔结构内部曲面(6)为一半径为134.7mm，夹角为63.6°的球面，碗状的背腔结构(5)的延伸部分高度为22.2mm，壁厚3mm。3.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的曲面状的反射面(4)是碗状的背腔结构内部曲面(6)的一部分，其形态为一半径为134.7mm，夹角为59.6°的球面，在其上喷涂导电银胶。4.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的层叠和分形结构的微带天线(2)由2层组成，上下2层的半径均为37.8mm，两层之间的距离为2.05mm，下层距碗状的背腔结构的底部为17.85mm。5.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的层叠和分形结构的微带天线(2)的上层介质基板的介电常数为2.55，厚度为1.6mm，其上面的辐射贴片为4阶迭代的圆环分形结构。所述的4阶迭代圆环分形结构的槽宽为3.51mm，槽之间的距离为3.31mm，圆环形槽的角度为145°，其中1阶分形结构距圆心的距离为10.9mm。6.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的层叠和分形结构的微带天线(2)的下层介质基板的介电常数为2.55，厚度为1.6mm，在其底部覆铜作为天线的底板。7.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的谐振环(1)印刷在介电常数为2.55，半径为73.6mm，厚度为1.6mm的介质基板上面。谐振环(1)为双环反向开口结构，内环的半径为3.09mm，环宽1.76mm，开口角度为9°；外环的半径为9.51mm，环宽1.76mm，开口角度为5°。8.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的双环反向开口结构谐振环共有4个，其分布的位置为以介质基板的圆心为中点，边长分别为31.48mm和27.38mm的矩形的4个顶点，4个反向开口结构谐振环的外环的开口均垂直于矩形的长边并且朝向介质基板的边沿。9.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：所述的碗状的背腔结构(5)、曲面状的反射面(4)、层叠和分形结构的微带天线(2)、谐振环(1)同心。10.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益宽带天线，其特征在于：天线的工作频段为5.61GHz～6.72GHz。11.根据权利要求1所述的一种基于谐振环和背腔结构的高增益