一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天線，具體涉及一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線，屬于無線通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信系統(tǒng)中，用作發(fā)射或接收電磁波的設(shè)備稱為天線(antenna)，天線可以有效地將電流或?qū)Рǖ哪芰哭D(zhuǎn)換為相同頻率的電磁波的能量，或者有效地將電磁波的能量轉(zhuǎn)換為相同頻率的電流或?qū)Рǖ哪芰俊?br>[0003]微帶天線的概念由微帶線的輻射問題衍生而來，使用了微帶線的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展了天線的理論，原型在1953年首次提出，可是在當(dāng)時(shí)并沒有得到工程上的普遍應(yīng)用。在接下來的20年間，微帶天線技術(shù)并沒有十分重大的突破。直到20世紀(jì)70年代，伴隨著介質(zhì)材料研宄上的突破以及微波電路的進(jìn)步，微帶天線的制作有了穩(wěn)定的質(zhì)量保證。冷戰(zhàn)時(shí)期的太空設(shè)備競賽促進(jìn)了空間技術(shù)的研宄，使剖面低的微帶天線很受青睞。在1972年由Howell和Munson研發(fā)成功的微帶天線意味著微帶天線從此開始進(jìn)入實(shí)用階段，此后運(yùn)用新的結(jié)構(gòu)形式和新的介質(zhì)材料的微帶天線不斷出現(xiàn)。條件的成熟促進(jìn)了微帶天線的發(fā)展。在80年代中期，微帶天線已經(jīng)快速地從學(xué)術(shù)上的前端研宄轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際產(chǎn)品，無論是學(xué)術(shù)理論研宄還是工程實(shí)際應(yīng)用，微帶天線都有了十足的發(fā)展。從此，微帶天線逐漸成為微波天線中的一種獨(dú)立的天線形式，并得到了更加廣泛的應(yīng)用與研宄。
[0004]伴隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)使用范圍的擴(kuò)大，線極化天線已經(jīng)難以滿足所有應(yīng)用的要求，而相比之下，圓極化天線擁有許多優(yōu)點(diǎn)，其需求變得十分迫切。首先，當(dāng)接收與發(fā)射天線方向?qū)?zhǔn)以后，圓極化信號(hào)的強(qiáng)度不受收發(fā)天線旋轉(zhuǎn)角度的影響，而線極化的信號(hào)強(qiáng)度大小對(duì)收發(fā)天線間的角度十分敏感。其次，除了旋向相同的圓極化來波，線極化來波以及橢圓極化來波也可以被圓極化接收天線接收，反之亦然，由圓極化發(fā)射天線發(fā)射的輻射波既可以被旋向相同的圓極化接收天線接收，也可以由線極化天線和橢圓極化天線接收。最后，由大氣層中的水滴近似球形，當(dāng)圓極化波入射到水滴這種對(duì)稱目標(biāo)時(shí)，圓極化的旋向?qū)l(fā)生反轉(zhuǎn)，所以使用圓極化波可以抑制雨霧干擾。基于圓極化波的上述優(yōu)點(diǎn)，其在雷達(dá)、航空航天通信、衛(wèi)星遠(yuǎn)程遙感測量等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍十分廣泛。在雷達(dá)設(shè)備中使用圓極化波，可以消除大氣層中云雨霧霾的干擾，而在航空、航天通信與遙感測量設(shè)備中，電磁波經(jīng)過電離層時(shí)將會(huì)引起法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使用圓極化天線可以消除效應(yīng)帶來的極化畸變影響。在電子對(duì)抗中，偵察與干擾敵方使用線極化波與橢圓極化波的電子設(shè)備時(shí)，圓極化天線是最佳的選擇。
[0005]由于微帶天線結(jié)構(gòu)簡單且容易實(shí)現(xiàn)圓極化福射，圓極化微帶天線這個(gè)研宄方向就具有十分顯著的價(jià)值。在航天飛行器的設(shè)計(jì)中，需要在飛行器的飛行姿態(tài)變化無常的同時(shí)保證機(jī)載設(shè)備的正常工作，因此除了要求天線重量輕、剖面低、易共形外，還要求天線可以發(fā)射和接收?qǐng)A極化波。在無線通信領(lǐng)域，在業(yè)務(wù)量日益增加和技術(shù)更新日漸加快的同時(shí)也對(duì)通信設(shè)備的寬帶化提出了越來越高的要求。目前的電子設(shè)備制造領(lǐng)域要求天線可以便捷地集成在固態(tài)有源電路中。無線通信設(shè)備的不斷發(fā)展與進(jìn)步，要求天線之間的相互干擾保持一個(gè)較低的量級(jí)，需要天線朝寬頻帶的方向發(fā)展。圓極化微帶天線在實(shí)際應(yīng)用中受到廣泛關(guān)注，因?yàn)槠浼炀€與圓極化天線的特點(diǎn)于一身，可以在發(fā)射和接收?qǐng)A極化波的同時(shí)減少天線的體積與重量。可是，一般的單饋圓極化微帶天線的圓極化帶寬較小，在實(shí)際的應(yīng)用中并不能完全滿足現(xiàn)實(shí)的需求；雙饋或多饋圓極化微帶天線雖然能展寬微帶天線帶寬，但其饋電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，制作成本高。因此，對(duì)于單饋寬帶圓極化微帶天線的研宄顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決現(xiàn)有單饋天線帶寬較小，無法滿足現(xiàn)實(shí)需要的問題，進(jìn)而提出一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線。
[0007]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板、金屬地板、短路探針、饋電探針、饋電小貼片、短路小貼片和輻射貼片，上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板由上至下依次并排平行設(shè)置，金屬地板印刷在下層介質(zhì)基板的上表面上，輻射貼片覆蓋在上層介質(zhì)基板的上表面上，短路探針和饋電探針豎直并排設(shè)置在上層介質(zhì)基板與下層介質(zhì)基板之間，短路探針的下端與金屬地板連接，短路探針的上端與設(shè)置在上層介質(zhì)基板上表面的第一通孔內(nèi)的短路小貼片連接，饋電探針外徑的下端與金屬地板連接，饋電探針的上端與上層介質(zhì)基板上表面的第二通孔內(nèi)的饋電小貼片連接，上層介質(zhì)基板與下層介質(zhì)基板之間填充有泡沫層。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的仿真結(jié)果為回波損耗<-10dB的頻率范圍為2.17-2.69GHz中心頻點(diǎn)2.4GHz回波損耗〈_10dB的頻帶寬度為520MHz相對(duì)帶寬為21.7%;圓極化軸比AR〈3dB的頻率范圍為2.28-2.54GHz中心頻點(diǎn)2.4GHz圓極化軸比AR〈3dB的頻帶寬度為260MHz相對(duì)帶寬為10.8% ;綜上所述，頻率范圍為2.28-2.54GHz帶寬為260MHz相對(duì)帶寬為10.8%;在這個(gè)帶寬范圍內(nèi)，天線增益G>6.6dBi。中心頻點(diǎn)(2.4GHz)處增益G=7dB1本發(fā)明易于加工，剖面較低，饋電簡單，帶寬較大，增益高，可用于S波段寬帶無線通信，尤其可用于WLAN、北斗一代導(dǎo)航系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的主視圖，圖2是圖1的仰視圖，圖3是圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線包括上層介質(zhì)基板1、下層介質(zhì)基板2、金屬地板3、短路探針4、饋電探針5、饋電小貼片6、短路小貼片7和輻射貼片8，上層介質(zhì)基板1、下層介質(zhì)基板2由上至下依次并排平行設(shè)置，金屬地板3印刷在下層介質(zhì)基板2的上表面上，輻射貼片8覆蓋在上層介質(zhì)基板I的上表面上，短路探針4和饋電探針5豎直并排設(shè)置在上層介質(zhì)基板I與下層介質(zhì)基板2之間，短路探針4的下端與金屬地板3連接，短路探針4的上端與設(shè)置在上層介質(zhì)基板I上表面的第一通孔1-1內(nèi)的短路小貼片7連接，饋電探針5外徑的下端與金屬地板3連接，饋電探針5的上端與上層介質(zhì)基板I上表面的第二通孔1-2內(nèi)的饋電小貼片6連接，上層介質(zhì)基板I與下層介質(zhì)基板2之間填充有泡沫層。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線的上層介質(zhì)基板I是由矩形板體1-3和兩個(gè)等腰三角形板體1-4組成多邊形板體，兩個(gè)等腰三角形板體1-4對(duì)稱設(shè)置在矩形板體1-3的兩端，下層介質(zhì)基板2是邊長為120mm的正方形板體，上層介質(zhì)基板I與下層介質(zhì)基板2之間的距離H為20cm，上層介質(zhì)基板I和下層介質(zhì)基板2的厚度均為0.254mm。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線的饋電小貼片6的直徑為1.5_，饋電小貼片6的圓心與矩形板體1-3的幾何中心之間的距離dl為11mm，饋電小貼片6與第二通孔1_2之間縫隙的寬度d2為1_，短路小貼片7的直徑為1.4mm,短路小貼片7的圓心與矩形板體1_3的幾何中心之間的距離d3為10臟，短路小貼片7與第一通孔1-1之間縫隙的寬度d4為1.1mm。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0013]工作原理
[0014]本發(fā)明通過增大介質(zhì)基片厚度和減小其介電常數(shù)(使用與空氣介電常數(shù)相同的泡沫作為厚介質(zhì)基板固定)的方法展寬圓極化帶寬；通過在輻射片上開圓環(huán)形縫隙構(gòu)成容性加載與探針的感性加載抵消，從而實(shí)現(xiàn)阻抗帶寬的展寬；通過在饋電探針近似對(duì)稱的位置加短路探針來校正天線方向圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線，其特征在于:所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線包括上層介質(zhì)基板(I)、下層介質(zhì)基板(2)、金屬地板(3)、短路探針(4)、饋電探針(5)、饋電小貼片(6)、短路小貼片(7)和輻射貼片(8)，上層介質(zhì)基板(I)、下層介質(zhì)基板(2)由上至下依次并排平行設(shè)置，金屬地板(3)印刷在下層介質(zhì)基板(2)的上表面上，輻射貼片(8)覆蓋在上層介質(zhì)基板(I)的上表面上，短路探針(4)和饋電探針(5)豎直并排設(shè)置在上層介質(zhì)基板(I)與下層介質(zhì)基板(2)之間，短路探針(4)的下端與下層金屬地板(3)連接，短路探針(4)的上端與設(shè)置在上層介質(zhì)基板(I)上表面的第一通孔(1-1)內(nèi)的短路小貼片(7)連接，饋電探針(5)外徑的下端與金屬地板(3)連接，饋電探針(5)的上端與上層介質(zhì)基板⑴上表面的第二通孔(1-2)內(nèi)的饋電小貼片(6)連接，上層介質(zhì)基板(I)與下層介質(zhì)基板(2)之間填充有泡沫層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線，其特征在于:上層介質(zhì)基板(I)是由矩形板體(1-3)和兩個(gè)等腰三角形板體(1-4)組成多邊形板體，兩個(gè)等腰三角形板體(1-4)對(duì)稱設(shè)置在矩形板體(1-3)的兩端，下層介質(zhì)基板(2)是邊長為120mm的正方形板體，上層介質(zhì)基板(I)與下層介質(zhì)基板(2)之間的距離(H)為20cm，上層介質(zhì)基板(I)和下層介質(zhì)基板(2)的厚度均為0.254mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線，其特征在于:饋電小貼片(6)的直徑為1.5mm，饋電小貼片(6)的圓心與矩形板體(1-3)的幾何中心之間的距離(dl)為11mm，饋電小貼片(6)與第二通孔(1-2)之間縫隙的寬度(d2)為Imm,短路小貼片(7)的直徑為1.4_，短路小貼片(7)的圓心與矩形板體(1-3)的幾何中心之間的距離(d3)為10mm，短路小貼片(7)與第一通孔(1-1)之間縫隙的寬度(d4)為1.1mm。
【專利摘要】一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線，它涉及一種天線，具體涉及一種單饋圓環(huán)形縫隙加載寬帶圓極化微帶天線。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有單饋天線帶寬較小，無法滿足現(xiàn)實(shí)需要的問題。本發(fā)明包括上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板、金屬地板、短路探針、饋電探針、饋電小貼片、短路小貼片和輻射貼片，上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板由上至下依次并排平行設(shè)置，金屬地板印刷在下層介質(zhì)基板的上表面上，輻射貼片覆蓋在上層介質(zhì)基板的上表面上，短路探針和饋電探針豎直并排設(shè)置在上層介質(zhì)基板與下層介質(zhì)基板之間。本發(fā)明用于無線通信領(lǐng)域。
【IPC分類】H01Q1-50, H01Q1-38
【公開號(hào)】CN104868239
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510194298
【發(fā)明人】谷海川, 宗華, 趙志華
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日