專利名稱：改變微帶天線諧振頻率和輸入駐波比的簡便方法
技術領域：
本發(fā)明屬于天線技術領域，特別涉及對微帶天線諧振頻率的調整技術。
微帶天線是近年來發(fā)展起來的平面型天線。它有剖面低、重量輕、易加工、成本低、易與載體共形，能與電路集成，容易得到各種極化形式和雙頻，多頻工作等優(yōu)點，自70年代以來得到了廣泛的重視與發(fā)展，并已在衛(wèi)星通信、導彈制導，移動通信，電視接收，直播衛(wèi)星接收、導航、雷達等領域得到了應用。
微帶天線是在雙面敷銅介質板上做出各種圖形而引起輻射的，其工作頻率與圖形尺寸、形狀及介質板介電常數(shù)εr有關一般諧振式微帶天線的頻帶很窄(主要指輸入阻抗頻帶)，例如對單貼片微帶天線，fo＝908MHz，介質板厚h＝1.5mm，介電常數(shù)εr＝2.86。根據(jù)《微帶天線理論與工程》張鈞，劉克誠等著，(國防工業(yè)出版社，1988年出版)一書中)之圖3-11(P.131)可估計出對輸入駐波比VSWR＜2的工作頻帶只有0.7%左右，這個數(shù)據(jù)也已被本申請發(fā)明人的研究工作所證實。經計算，貼片天線的諧振頻率隨εr的變化很敏感，當εr變化，△εr＝±0.06(即△εr/εr＝±2%)，△fo＝±9.25M(即△fo/fo＝±1%)，這已經超出0.7%的范圍了。而一般介質板的εr一致性較差，因而做出的微帶天線常常因工作頻率偏離而不能用，而天線制成后又沒有任何可調整的元件。過去通常的做法是根據(jù)頻率的偏高或偏低，在介質板的圖形設計上做些改動后另做一付天線，甚至要做多付天線才能調整到所需頻率。若另換一批介質板時，又要重復上述設計、制作過程，因此微帶天線生產合格率低，投入工時，人力的耗費大，這給微帶天線的成批生產造成了因難。
本發(fā)明旨在提出一種改變微帶天線諧振頻率及輸入駐波比的簡便方法，將該方法用于微帶天線的生產制作中，可克服已有技術生產微帶天線的不足之處，達到降低生產成本，縮短制作周期，提高成品率之目的。
本發(fā)明所述方法其特征在于在微帶貼片表面金屬層上刻出一根以上任意方向線段，使所說的金屬層斷開。由于該刻線切斷了流過金屬的電流線，便可改變天線的諧振頻率以及輸入駐波比VSWR。通過計算及實驗得到，刻出的線段的數(shù)目、長短、取向及其分布的不同，可使原來的頻率升高或降低，頻率調節(jié)范圍可以從微調到變化10%甚至更多。具體做法以側饋式矩形貼片天線為例1、若要使諧振頻率降低，可在其金屬貼處片上，刻出一條或幾條線段，其方向與饋線基本垂直，如

圖1所示?？痰木€段越長，頻率降低越多。
2、要使諧振頻率提高，一則，可在其金屬貼片上，刻出三條線段，組合成工字型，如圖2所示;二則，在饋線進入處刻出與饋線方向基本一致的兩條平行線段，如圖3所示。
3、若要改變輸入駐波比VSWR，可在其金屬貼片上刻出一條或幾條與饋線方向基本平行的線段，如圖4所示，這種刻線對頻率的影響不大。
此外，在微帶貼片上刻出任意方向的線段以及這些線段的不同組合都能改變諧振頻率以及輸入駐波比的數(shù)值，以上所有情況以改變諧振頻率及輸入駐波比VSWR的方法對背饋情況同樣適用;
以上所有情況以改變諧振頻率及輸入駐波比的方法對其它形狀的貼片同樣適用;
以上所有刻道以改變諧振頻率及輸入駐波比的方法對微帶天線陣列中任意一個貼片或多個貼片以及整個陣列所有貼片都適用;
在上述各類微帶天線的接地板上刻上相應的線段也可以得到相同的結果。
以上各圖中用虛線代表刻出的線段，它只切斷金屬層，一般采用手術刀劃刻出。
本發(fā)明的工作原理簡述如下用傳輸線模型分析，微帶貼片上的電流及電場分布如圖5，其上電流主要是
方向，當用刀刻上割道后，因它割斷電流而形成電抗可使諧振頻率改變。
以圖1的A線條為例，在未刻A道時，微帶貼片上的電流分布如圖5b，及C，它相當于一段長L等于 (λ)/2 g(λg為微帶線上波長)的開路線，在其中每一截面上向左右兩邊看過去都為數(shù)值相等符號相反的電抗，它們形成并聯(lián)諧振。若刻上橫道AA，則電流被割斷而繞行，因而形成了一個串聯(lián)電抗X8，其等效電路如圖6(b)，當長度 (AA)/2 ＜ (λ)/4 8時，它是一個感抗X6，它與X1串聯(lián)后使AA端向左看入的電抗值增加了(變成X2)，因此必須使向右看的負電抗絕對值也相應增加才能達到新的諧振，即必須使P點向右移動，即波長變長了，頻率降低了。
當長度 (AA)/2 接近 (λ)/4 g時，諧振頻率降得最低，當 (AA)/2 的長度經過 (λ)/4 g時，諧振頻率有一突變，由低于原諧振頻率(沒有刻縫時)跳至高于原諧振頻率，此后，當切縫長度再增加時，頻率再由高降低，由于微帶貼片寬度W≤ (λ)/2 g，因此要增加切縫長度，要刻如圖2的圖形。
以上理論分析已被實驗證實。
采用本發(fā)明所述的方法對微帶天線的諧振頻率和其輸入駐波比進行調節(jié)，不但簡單，易行而且靈活可變，可廣泛應用于微帶天線的科研及生產之中。
附圖簡要說明圖1為本發(fā)明用于矩形微帶天線降低頻率的刻線形狀示意圖。
圖2為本發(fā)明用于矩形微帶天線提高頻率的刻線形狀示意圖。
圖3為本發(fā)明用于矩形微帶天線提高頻率的另一種刻線形狀示意4為本發(fā)明用于矩形微帶天線改變輸入駐波比的刻線形狀示意圖。
圖5為微帶天線上的電流及電場分布及等效傳輸線示意圖。
其中5(a)為微帶貼片上之電流線及邊緣處的電力線方向5(b)為微帶天線上電流及電場幅度分布曲線5(c)為等效傳輸線5(d)為開路線的輸入電抗曲線圖6為微帶貼片上有一割線AA后的電流分布示意圖其中6(a)為電流線被割線切斷而繞行示意圖6(b)為有割線后的等效傳輸線諧振時的電抗關系本發(fā)明提出一種改變微帶天線諧振頻率的具體實施例一微帶矩形貼片天線，長L＝101mm，寬W＝114mm，介質板厚h＝1.5mm，介電常數(shù)εr＝2.86，其原始諧振頻率為fo＝912MHZ，在矩形貼片中間位置用手術刀沿與饋線垂直方向刻一線段，其長度為15mm，諧振頻率下降為fo＝908MHZ，當該線段長為23mm時，fo＝900MHZ。
權利要求
1.一種改變微帶天線諧振頻率及輸入駐波比的方法，其特征在于在天線的微帶貼片表面金屬上刻出一根以上任意方向的線段，使所說的金屬層斷開。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的天線為側饋式矩形貼片天線，所說的一根以上的線段的方向與饋線基本垂直，可使頻率降低。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的天線為側饋式矩形貼片天線，所說的線段為組合成工字型的三條線段，可使頻率提高。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的天線為側饋式矩形貼片天線，所說的線段為在饋線進入處與饋線方向基本一致的兩條平行線數(shù)，可使頻率提高。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的天線為側饋式矩形貼片，所說的線段為與饋線方向基本平行的一根以上的線段，用來改變輸入駐波比VSWR。
6.一種如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的天線為背饋式天線。
7.一種改變微帶天線諧振頻率及其輸入駐波比的方法，其特征在于在微帶天線陣列中任意一個貼片或多個貼片以及整個陣列所有貼片上刻出一根以上任意方向的線段，使該貼片金屬斷開。
8.一種改變微帶天線諧振頻率及其輸入駐波比的方法，其特征在于接地板上刻出一根以上任意方向的線段。
全文摘要
一種改變微帶天線諧振頻率及其輸入駐波比的方法，屬于天線技術領域。本發(fā)明的特點是在微帶貼片表面金屬層上刻出一根以上任意方向的線段，達到調整頻率及輸入駐波比的目的。本發(fā)明克服已有生產微帶天線調整頻率費工、費時等不足之處，使微帶天線的諧振頻率及輸入駐波比的調整簡便、靈活，可廣泛應用于微帶天線的科研及生產中。
文檔編號H01Q13/08GK1072799SQ9211310
公開日1993年6月2日 申請日期1992年11月19日 優(yōu)先權日1992年11月19日
發(fā)明者張雪霞 申請人:清華大學