專利名稱：一種超寬帶微帶貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在通信系統(tǒng)中使用的微帶天線，尤其涉及一種含有橢圓縫隙 耦合結(jié)構(gòu)的超寬帶微帶貼片天線。
背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)、精確制導(dǎo)、遙感和無(wú)線電通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)寬頻帶、小型化微帶 貼片天線的需要變得越來(lái)越迫切。在各種拓展微帶天線帶寬、減小天線尺寸的方法中，貼片 天線上開(kāi)槽的方法得到了廣泛的應(yīng)用。T. Huynh 和 K. -F. Lee 二位作者于 1995 年在《Electronics Letters》第 31 卷第 16 期提出 了一種 U 型槽微帶貼片天線(T. Huynh and K. -F. Lee, Single-layersingle-patch wideband microstrip antenna, Electronics Letters, 1995, 31 (16) : 1310-1312),童蕓等 四位作者于2008年在《微波學(xué)報(bào)》第24卷第4期提出了一個(gè)局部銅箔加介質(zhì)層、大部分為 空氣層的U型槽微帶貼片天線，該改進(jìn)后的貼片天線仍存在外形尺寸較大的問(wèn)題，這與衛(wèi) 星通信、移動(dòng)通信應(yīng)用中的器件小型化要求是不符合的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種同軸探針饋電的超寬帶微帶貼片天 線，該天線采用橢圓縫隙耦合結(jié)構(gòu)增大低頻諧振點(diǎn)微帶貼片天線上表面電流的路徑長(zhǎng)度， 以達(dá)到降低諧振頻率、減小天線尺寸的目的，相同工作頻率及帶寬下，比前面提到的局部銅 箔加介質(zhì)層、大部分為空氣層的U型槽矩形貼片天線的尺寸至少減小13%。本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種用于通信系統(tǒng)的橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線，包括一個(gè)與同軸饋電探 針相接的橢圓貼片，一個(gè)中心部位被挖空的矩形切角貼片。橢圓貼片位于矩形切角貼片的 挖空部位，矩形切角貼片挖空部位的圖形為橢圓，橢圓貼片與矩形切角貼片置于同一基板 的上表面。矩形切角貼片的橢圓切孔與橢圓貼片的圓心均位于矩形切角貼片的縱向中軸線 上，兩個(gè)圓心不在同一點(diǎn)，兩個(gè)橢圓之間有縫隙，橢圓切孔與橢圓貼片的長(zhǎng)軸均位于水平方 向，與矩形切角貼片的上下邊平行。矩形切角貼片下邊的左右兩個(gè)角被切除，切除部位尺寸 相同，以矩形切角貼片的縱向中軸線為中心呈左右對(duì)稱。本實(shí)用新型的有益效果是，橢圓縫隙耦合微帶貼片天線采用橢圓縫隙耦合結(jié)構(gòu)增 大表面電流在天線貼片上的路徑長(zhǎng)度，降低天線尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化。同時(shí)通過(guò)縫隙耦合方 式，阻斷直流干擾信號(hào)在矩形切角貼片上的電荷存儲(chǔ)，提高天線的抗干擾能力。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型超寬帶微帶貼片天線的俯視圖。圖2是本實(shí)用新型超寬帶微帶貼片天線的正視圖。[0011]圖3是本實(shí)用新型超寬帶微帶貼片天線在頻帶內(nèi)的輸入反射損耗的仿真與測(cè)試 圖。圖中10_超寬帶微帶貼片天線，20-介質(zhì)板，11-中心部位被挖空的矩形切角貼 片，111-矩形切角貼片11的左邊，112-矩形切角貼片11的上邊，113-矩形切角貼片11的 右邊，114-矩形切角貼片11的右下切角邊，115-矩形切角貼片11的下邊，116-矩形切角 貼片11的左下切角邊，12-橢圓貼片，121-橢圓貼片上同軸探針的饋電點(diǎn)，30-同軸探針， 40-接地板，50-同軸線饋電接地端。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型提出的橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線10的俯視圖，圖2 為橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線10的正視圖，超寬帶微帶貼片天線10置于介質(zhì)板20 上，呈左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括中心部位被挖空的矩形切角貼片11和橢圓貼片12，矩形切角貼 片11的中心被挖空部分的圖形為橢圓，其圓心與橢圓貼片12的圓心均位于矩形切角貼片 11的縱向中軸線上，但兩個(gè)圓心不在同一點(diǎn)，長(zhǎng)軸均與矩形切角貼片11的上下邊平行，兩 個(gè)橢圓之間有縫隙。需要注意的是，矩形切角貼片11的被挖空部分僅限于矩形切角貼片11 自身。中心部位被挖空的矩形切角貼片11包括左邊111、上邊112、右邊113、右下切角 邊114、下邊115和左下切角邊116。右下切角邊114與左下切角邊116尺寸相同，位于矩 形切角貼片11的縱向中軸線兩側(cè)，呈左右對(duì)稱。矩形切角貼片11與橢圓貼片12之間通過(guò) 中間縫隙耦合，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。橢圓貼片12水平放置，長(zhǎng)軸與矩形切角貼片11的上下邊平行，同軸探針30通過(guò) 在橢圓貼片12上的饋電點(diǎn)121與橢圓貼片12相接，與矩形切角貼片11進(jìn)行縫隙耦合，達(dá) 到阻抗匹配。橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線10置于介質(zhì)板20的上表面，介質(zhì)板20的下表 面與接地板40之間是空氣，介質(zhì)板20厚度均勻，介質(zhì)板20與接地板40之間的空氣層均勻， 各處厚度相同，介質(zhì)板20與接地板40平行。信號(hào)通過(guò)同軸探針30在橢圓貼片12上的饋電點(diǎn)121進(jìn)入橢圓貼片12，進(jìn)而利用 橢圓縫隙耦合與矩形切角貼片11實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，同軸線饋電接地端50與接地板40相連。本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例為基板20的介電常數(shù)為3. 2，厚度為1. 14mm，正切 損耗為0. 003，基板20與接地板40平行，基板20與接地板40之間為空氣層，厚度為IOmm ； 該橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線10的整體結(jié)構(gòu)是以矩形切角貼片11的縱向中軸線為 基準(zhǔn)呈左右對(duì)稱的，矩形切角貼片11的左邊111、右邊113長(zhǎng)度為27. 3mm，矩形切角貼片 11的上邊112的長(zhǎng)度為80mm，矩形切角貼片11的下邊115的長(zhǎng)度為40mm，因?yàn)榫匦吻薪?貼片11的右下切角邊114、左下切角邊116是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，下面以右下切角邊114為例說(shuō)明， 右下切角邊114與矩形切角貼片11的右邊113的交點(diǎn)到下邊115的垂直距離為9. 7mm，下 邊115與右下切角邊114的交點(diǎn)到右邊113的垂直距離為20mm ；矩形切角貼片11的被挖 空部位為橢圓圖形，其圓心位于矩形切角貼片11的縱向中軸線上，長(zhǎng)軸與矩形切角貼片11 的上下邊平行，橢圓切孔的圓心與矩形切角貼片11的下邊115的垂直距離為16mm，長(zhǎng)半軸 長(zhǎng)度為18mm，短半軸長(zhǎng)度為12. 6mm ；橢圓貼片12的圓心位于矩形切角貼片11的縱向中軸線上，其長(zhǎng)軸與矩形切角貼片11的上下邊平行，圓心與矩形切角貼片11的下邊115的垂直 距離為10mm，長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度為8mm，短半軸長(zhǎng)度為2. 4mm ；同軸探針30在橢圓貼片12上的饋 電點(diǎn)121位于矩形切角貼片11的縱向中軸線上，與矩形切角貼片11的下邊115的垂直距 離為 9. 04mm。該貼片天線的中心工作頻率為2. 7GHz，在頻段2. IlGHz 3. 30GHz上輸入反射損 耗小于-10dB，天線的相對(duì)阻抗帶寬達(dá)44%。圖3是本實(shí)用新型提出的橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線10的輸入反射損耗 的仿真與測(cè)試圖。由圖3可知，本實(shí)用新型實(shí)施方式中超寬帶微帶貼片天線10具有良好的 輸入反射損耗效果，從曲線IsiIl可觀察到，在超寬帶頻帶范圍內(nèi)的輸入反射損耗絕對(duì)值 大于10，而在通帶頻段外，信號(hào)輸入反射損耗絕對(duì)值小于10。由此說(shuō)明橢圓縫隙耦合超寬 帶微帶貼片天線10在所選頻帶內(nèi)具有良好的阻抗匹配效果。
權(quán)利要求一種超寬帶微帶貼片天線，其特征包括一個(gè)與同軸饋電探針相接的橢圓貼片，一個(gè)中心部位被挖空的矩形切角貼片，橢圓貼片位于矩形切角貼片的被挖空部位，矩形切角貼片被挖空部位的圖形為橢圓，橢圓貼片與矩形切角貼片位于同一基板的上表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超寬帶微帶貼片天線，其特征在于，橢圓切孔與橢圓貼 片的圓心均位于矩形切角貼片的縱向中軸線上，兩個(gè)圓心不在同一點(diǎn)，兩個(gè)橢圓之間有縫 隙，橢圓切孔與橢圓貼片的長(zhǎng)軸均在水平方向，且與矩形切角貼片的上下邊平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超寬帶微帶貼片天線，其特征在于，矩形切角貼片的下 邊左右兩個(gè)角被切除，切除部位尺寸相同，以矩形切角貼片的縱向中軸線為中心呈左右對(duì) 稱。
專利摘要一種用于通信系統(tǒng)的超寬帶微帶貼片天線，包括一個(gè)與同軸饋電探針相接的橢圓貼片，一個(gè)中心部位被挖空的矩形切角貼片；橢圓貼片位于矩形切角貼片的被挖空部位，矩形切角貼片的被挖空部位為橢圓結(jié)構(gòu)，橢圓貼片與矩形切角貼片置于同一基板的表面；該天線采用橢圓縫隙耦合結(jié)構(gòu)增大表面電流在矩形切角貼片上的路徑長(zhǎng)度，以達(dá)到降低天線尺寸的目的。本橢圓縫隙耦合超寬帶微帶貼片天線具有體積小、成本低、易于加工制造的優(yōu)點(diǎn)，且能通過(guò)縫隙耦合阻斷直流干擾信號(hào)在矩形切角貼片上的電荷存儲(chǔ)，提高天線的抗干擾能力。
文檔編號(hào)H01Q13/10GK201725873SQ201020271230
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者王利強(qiáng), 鄭宏興, 馬興兵 申請(qǐng)人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)