專利名稱：圓極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓極化天線，特別是涉及一種小型化、超輕型且具有適用于小尺寸通信模塊和終端的極佳特性的圓極化天線。
背景技術(shù)：
目前，衛(wèi)星廣播、通信和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為二十一世紀(jì)以信息為導(dǎo)向的社會(huì)的核心媒體而蓬勃發(fā)展。始于衛(wèi)星天線的衛(wèi)星廣播設(shè)備已經(jīng)得到了發(fā)展。特別是，這種發(fā)展在GPS (全球定位系統(tǒng))和DMB (數(shù)字多媒體廣播)領(lǐng)域已經(jīng)非常突出。而且，由于半導(dǎo)體和通信技術(shù)，所述設(shè)備變得更小和更輕，從而所述設(shè)備不僅應(yīng)用 于汽車而且應(yīng)用于PDA (個(gè)人數(shù)字助理)中的GPS和DMB接收功能的應(yīng)用范圍更廣已成為趨勢(shì)。除了衛(wèi)星通信領(lǐng)域，RFID(射頻識(shí)別)領(lǐng)域也是促進(jìn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的核心領(lǐng)域。應(yīng)用于RFID系統(tǒng)的多個(gè)標(biāo)簽天線和讀寫器天線需要高效率和高性能。為了使天線從衛(wèi)星接受高品質(zhì)信息，或者使RFID系統(tǒng)在標(biāo)簽和讀寫器之間傳輸精準(zhǔn)信息，天線或者RFID系統(tǒng)需要符合許多要求，如圓極化特性、大波束寬度、高前后比、由接地和端子的位置和形狀引起的性能變化的最小化等。用于實(shí)現(xiàn)小尺寸的圓極化天線的相關(guān)現(xiàn)有方法是給金屬方形貼片天線的貼片的合適位置供給電源，所述貼片被切掉一個(gè)角且通過同軸線探針固定到高介電陶瓷片上。通常，這種結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用，并且能夠通過控制陶瓷片的介電常數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同尺寸的天線。陶瓷天線的缺點(diǎn)是相對(duì)于片體本身的密度而言質(zhì)量過重，帶寬太小，并且如果介電常數(shù)高，則在制備工序中需要對(duì)天線進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。為了解決上述問題，通常需要兩個(gè)或四個(gè)適當(dāng)排列的輻射元件以及用于實(shí)現(xiàn)圓極化特性的饋電網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)天線圓極化時(shí)，需要功率分配器和正交混合電路，這將需要額外空間，從而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)變大。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種使用小尺寸水平單極輻射元件、為輻射元件供電的同軸連接器和串行功率分配器的圓極化天線。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種小型化、超輕型且具有適用于小尺寸通信模塊和終端的極佳特性的圓極化天線。技術(shù)解決方案為了達(dá)到本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的目的，在此實(shí)施和廣泛的方式描述一種圓極化天線，包括上印刷電路板，所述上印刷電路板具有多個(gè)以固定間隔設(shè)置的水平單極輻射元件；下印刷電路板，所述下印刷電路板與所述上印刷電路板間隔固定距離以具有與所述上印刷電路板匹配的構(gòu)造和形成在所述下印刷電路板上的饋電網(wǎng)絡(luò)；和多個(gè)同軸連接器，每個(gè)所述同軸連接器將設(shè)在所述上印刷電路板上的每個(gè)所述水平單極輻射元件電連接至所述下印刷電路板上的所述饋電網(wǎng)絡(luò)。有益效果本發(fā)明的圓極化天線具有如下優(yōu)點(diǎn)。首先，本發(fā)明的天線由于同軸連接器具有機(jī)械剛性結(jié)構(gòu)，所述同軸連接器將具有形成在其上的多個(gè)水平單極輻射元件的上印刷電路板連接至具有形成在其上的饋電網(wǎng)絡(luò)的下印刷電路板。其次，便攜式通信終端因?yàn)楸痊F(xiàn)有陶瓷片更輕進(jìn)而極大減輕了質(zhì)量。最后，即使在小型化、輕型化天線的構(gòu)造的限制下，天線仍然能夠表現(xiàn)出具有良好的增益、軸比和帶寬特性。


圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線的立體圖；圖2和圖3分別是圖I中上印刷電路板和下印刷電路板的平面圖；圖4是圖3中下印刷電路板背面的后視圖；圖5是圖I中同軸連接器的立體圖；圖6至圖8分別是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線的反射系數(shù)、俯仰方向圖和垂直方向軸比特性的曲線圖。最佳實(shí)施例下面參考附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線。圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線的立體圖，圖2和圖3分別是圖I中上印刷電路板和下印刷電路板的平面圖，圖4是圖3中下印刷電路板背面的后視圖，圖5是圖I中同軸連接器的立體圖，圖6至圖8分別是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線的反射系數(shù)、俯仰方向圖和垂直方向軸比的特征的曲線圖。如圖I所示，圓極化天線包括具有以固定間隔沿邊緣布置的多個(gè)水平單極輻射元件Iio的上印刷電路板100，下印刷電路板200，下印刷電路板200與上印刷電路板100間隔固定距離以具有與上印刷電路板100匹配的構(gòu)造和形成在下印刷電路板200上的饋電網(wǎng)絡(luò)210，以及多個(gè)同軸連接器300，每個(gè)同軸連接器300將上印刷電路板100上的每個(gè)水平單極輻射元件110電連接至下印刷電路板300上的饋電網(wǎng)絡(luò)210。在此示例中，如圖2所示,上印刷電路板100為正方形且具有多個(gè)以固定間隔沿邊緣設(shè)置的水平單極輻射元件110。在實(shí)現(xiàn)每個(gè)水平單極輻射元件110中，考慮天線的圓極化特性和尺寸，多個(gè)水平單極輻射元件110布置在上印刷電路板100的邊緣處。每個(gè)水平單極輻射元件110具有一側(cè)末端和端部，所述一側(cè)末端具有形成在其上、用于阻抗匹配的短接點(diǎn)120，所述端部鄰近短接點(diǎn)120且具有形成在其上的饋電點(diǎn)130。參考圖2，為了使每個(gè)水平單極輻射元件110的尺寸更小，盡管可以采用曲折狀，但是本發(fā)明建議采用包括直線形的不同形狀的水平單極輻射元件110。每個(gè)水平單極輻射元件110具有相同的形狀。除此之外，盡管本實(shí)施例描述的每個(gè)水平單極輻射元件110具有矩形結(jié)構(gòu)且沿四個(gè)邊形成，水平單極輻射元件110不限于此，水平單極輻射元件110可以以固定間隔布置在圓形或多邊形結(jié)構(gòu)上。如圖3和圖4所示，下印刷電路板200具有適合最小化的串行饋電類型的饋電網(wǎng)絡(luò)210，饋電網(wǎng)絡(luò)210具有一個(gè)輸入端口 211和四個(gè)輸出端口 212。饋電網(wǎng)絡(luò)210被構(gòu)造成供給具有相同幅值且分別與形成在所述上印刷電路板100上的每個(gè)水平單極輻射元件Iio具有90度順序相差的信號(hào)。在本示例中，輸入端口 211位于下印刷電路板200的中心，且每個(gè)輸出端口 212位于圍繞輸入端口 211的下印刷電路板200的角部。在天線安裝到小尺寸通信模塊和終端上時(shí)，輸入端口 211為直接連接至同軸電纜的部分，而輸出端口 212分別為連接至用于給輻射元件饋電的同軸連接器300的部分。從位于中心處的輸入端口 211饋送的電被分配至多個(gè)輸出端口 212，這樣電量相 同且具有順序90度相位差。下印刷電路板200具有沿邊緣安裝的窄金屬帶220和圍繞每個(gè)輸出端口 212形成的多個(gè)同軸連接器緊固孔218，金屬帶220具有形成在其內(nèi)的多個(gè)通孔219。金屬帶220和通孔219設(shè)置為用于從下印刷電路板200的角部抑制在下印刷電路板200上可激發(fā)的表面波的輻射。饋電網(wǎng)絡(luò)210具有串行饋電型傳輸線213、214、215和216，傳輸線213、214、215和216具有彼此不同的阻抗。傳輸線213、214、215和216以及輸出端口 212分別與具有相同阻抗的支線217相連。通過具有彼此不同阻抗的傳輸線213、214、215和216的平行結(jié)構(gòu)和分別連接到輸出端口 212的支線217，從輸入端口 211饋入的電被分成相同的量。為了用于連接水平單極輻射元件的同軸連接器300，支線217具有彼此相同的特性阻抗。傳輸線213、214、215和216的長(zhǎng)度使得在輸出端口 212處具有順序90度相位差。為了天線小型化，每條傳輸線213、214、215和216可以實(shí)施為具有曲折狀結(jié)構(gòu)。同軸連接器300用于分別將位于上印刷電路板100上的水平單極輻射元件110的饋電點(diǎn)130連接至下印刷電路板200上的輸出端口 212，并且同時(shí)由此還用作機(jī)械連接。如圖5所示，同軸連接器300包括穿過中心部分且突出相對(duì)側(cè)的內(nèi)芯310和320，圍繞著內(nèi)芯310和320的圓筒形特氟綸介電件(圓筒形聚四氟乙烯介電件)330，圍繞著特氟綸介電件330的圓筒形外導(dǎo)體340，分別位于外導(dǎo)體340頂部和底部的上導(dǎo)體350和下導(dǎo)體360，上導(dǎo)體350和下導(dǎo)體360中的每一個(gè)均具有面積比外導(dǎo)體340大的方形形狀、從上導(dǎo)體350的一個(gè)角部突出的阻抗匹配的短接引腳370、以及從下導(dǎo)體360的角部突出的多個(gè)板緊固引腳370。本示例中，外導(dǎo)體340、上導(dǎo)體350、下導(dǎo)體360、阻抗匹配短接引腳370和板緊固弓丨腳370成型為一體。同軸連接器300的內(nèi)芯310和320中，向上延伸的內(nèi)芯310通過焊接與上印刷電路板100上的每個(gè)水平單極輻射元件110的饋電點(diǎn)130相連。同時(shí)，阻抗匹配是通過將上導(dǎo)體350上的阻抗匹配短接引腳370通過焊接電連接到每個(gè)水平單極輻射元件110的短接點(diǎn)120實(shí)現(xiàn)的。
另外，通過焊接分別將輸出端口 212連接至內(nèi)芯310和320的向下延伸的內(nèi)芯320，以及分別將多個(gè)位于下導(dǎo)體360上的支撐引腳380置于緊固孔218內(nèi)并進(jìn)行焊接，下印刷電路板200與同軸連接器300相連。本示例中，維持合適的空間以便下導(dǎo)體360與支線217不接觸。圖6至圖8分別是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圓極化天線的反射系數(shù)、俯仰方向圖和俯仰方向軸比特性的曲線圖。構(gòu)造為一個(gè)示例的天線的尺寸具有寬X長(zhǎng)X高為O. 18X0. 18X0. 04的波長(zhǎng)，最大3dBic增益的特性，軸比低于3dB，且?guī)挒?.3%。如果一個(gè)天線大于構(gòu)造為本發(fā)明一個(gè)示例的天線，該天線可以具有最大增益和帶寬增加的效果，并且軸比與天線的尺寸成比例減小。本發(fā)明的圓極化天線能夠具有小型化、超輕型的特點(diǎn)且在小尺寸通信模塊和終端中具有良好安裝效果。同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況 下可以進(jìn)行各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種圓極化天線，其特征在于，包括 上印刷電路板，所述上印刷電路板具有多個(gè)以固定間隔設(shè)置的水平單極輻射元件； 下印刷電路板，所述下印刷電路板與所述上印刷電路板間隔固定距離且具有與所述上印刷電路板匹配的構(gòu)造以及形成在所述下印刷電路板上的饋電網(wǎng)絡(luò)；和 多個(gè)同軸連接器，每個(gè)所述同軸連接器將所述上印刷電路板上的每個(gè)所述水平單極輻射元件電連接至所述下印刷電路板上的所述饋電網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，每個(gè)所述水平單極輻射元件沿所述上印刷電路板的邊緣設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，每個(gè)所述水平單極輻射元件以90度間隔設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，每個(gè)所述水平單極輻射元件具有一側(cè)末端和端部，所述一側(cè)末端具有形成在其上的短接點(diǎn)，所述端部鄰近所述短接點(diǎn)且具有形成在其上的饋電點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述同軸連接器將所述饋電網(wǎng)絡(luò)連接至所述水平單極輻射元件且用于阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，考慮天線的圓極化和尺寸的實(shí)施，每個(gè)所述水平單極輻射元件布置四個(gè)水平單極輻射元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)為串行饋電網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)將相同的電量以90°順序相差饋送到每個(gè)所述水平單極輻射元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圓極化電線，其特征在于，在所述輸入端口安裝到通信裝置內(nèi)時(shí)所述輸入端口為將被直接連接至同軸電纜的部分，而所述輸出端口則分別為連接至所述同軸連接器的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓極化電線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)串行饋電型傳輸線，所述多個(gè)串行饋電型傳輸線具有彼此不同的阻抗。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圓極化電線，其特征在于，所述傳輸線和所述輸出端口分別連接至具有相同阻抗的支線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓極化電線，其特征在于，通過具有彼此不同的阻抗的所述傳輸線的平行結(jié)構(gòu)和分別連接到所述輸出端口的所述支線，從所述輸入端口饋送的電被分成相同的量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓極化電線，其特征在于，所述支線分別具有彼此相同的特性阻抗，以用于將所述支線分別連接至所述水平單極輻射元件上的所述同軸連接器的應(yīng)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圓極化電線，其特征在于，所述傳輸線的長(zhǎng)度使得在所述輸出端口處具有90°順序相位差。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述同軸連接器包括 內(nèi)芯，所述內(nèi)芯穿過中心部分且突出超出相對(duì)側(cè)；圍繞所述內(nèi)芯的圓筒形特氟綸介電件； 圍繞所述特氟綸介電件的圓筒形外導(dǎo)體； 上導(dǎo)體和下導(dǎo)體，所述上導(dǎo)體和下導(dǎo)體分別位于所述外導(dǎo)體的頂部和底部； 阻抗匹配的短接引腳，所述短接引腳從所述上導(dǎo)體的一個(gè)角部突出；和 多個(gè)板緊固引腳，所述多個(gè)板緊固引腳從所述下導(dǎo)體的除一個(gè)角部之外的角部突出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，所述外導(dǎo)體、上導(dǎo)體、下導(dǎo)體、阻抗匹配短接引腳和板緊固引腳成型為一體。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，每個(gè)所述水平單極輻射元件的所述饋電點(diǎn)連接到所述同軸連接器的所述內(nèi)芯上，并且通過將所述上導(dǎo)體上的阻抗匹配短接引腳電連接到每個(gè)所述水平單極輻射元件的端處的所述短接點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，所述同軸連接器的內(nèi)芯中，向上突出的內(nèi)芯通過焊接與所述上印刷電路板上的每個(gè)所述水平單極輻射元件的所述饋電點(diǎn)相連。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，所述同軸連接器上的所述阻抗匹配短接引腳通過焊接連接到所述水平單極輻射元件上的短接點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，當(dāng)通過焊接分別將所述輸出端口連接至向下突出的所述內(nèi)芯時(shí)，所述下印刷電路板與每個(gè)所述同軸連接器相連。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圓極化電線，其特征在于，形成在所述下導(dǎo)體上的多個(gè)支撐引腳置于所述下印刷電路板上的緊固孔內(nèi)且被進(jìn)行了焊接。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圓極化電線，其特征在于，所述每個(gè)水平單極輻射元件為矩形、圓形或多邊形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適于小尺寸通信模塊和終端的小型、超輕圓極化天線，該天線使用同軸連接器和串行功率分配器，且包括上印刷電路板，所述上印刷電路板具有多個(gè)以固定間隔設(shè)置的水平單極輻射元件；下印刷電路板，所述下印刷電路板與所述上印刷電路板間隔固定距離且具有與所述上印刷電路板匹配的構(gòu)造以及形成在所述下印刷電路板上的饋電網(wǎng)絡(luò)；和多個(gè)同軸連接器，每個(gè)所述同軸連接器將所述上印刷電路板上的每個(gè)所述水平單極輻射元件電連接至所述下印刷電路板上的所述饋電網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H01Q21/24GK102812596SQ201180015423
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者高亨碩, 金敬敏 申請(qǐng)人:Mac技術(shù)有限公司, 高亨碩