一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，包括圓形輻射貼片、兩個饋電探針、金屬加載片、金屬地板和寬帶巴倫，以上各部分均通過印刷電路板技術印刷于介質基片上；其中，饋電探針為L型饋電探針，印刷于介質基片的一面；金屬加載片印刷于介質基片兩面。通過寬帶巴倫，將輸入信號分為兩路等幅正交信號，借助開于基片上的金屬通孔將能量分別饋入兩個L型探針；調節(jié)放置在兩饋電探針之間的金屬加載片的尺寸和位置，可極大程度地展寬該天線的軸比帶寬。本發(fā)明針對普通貼片天線的駐波及軸比帶寬窄的特點，利用印刷電路工藝實現(xiàn)了具有寬駐波帶寬，寬軸比的圓極化天線，該天線可方便與有源電路進行集成，適應了L波段及S波段的通信需求。
【專利說明】一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，特別涉及一種L波段、S波段移動通信手持天線。
【背景技術】
[0003]當今，隨著通信、雷達等技術的飛速發(fā)展和應用范圍的擴大，作為接收、發(fā)射系統(tǒng)前端的天線需要在各種極化方式和惡劣氣候條件下工作，單一極化方式已經越來越不能滿足實際應用的需求。
[0004]圓極化波可以由兩個等幅、相位相差90度的線極化波疊加而成；線極化波也可以由旋向不同的兩個圓極化波疊加而成。因此，不同旋向的線極化波都可以用圓極化天線接收到，同時圓極化波還具有抗云雨衰減、抗多徑衰減等特點。這使得圓極化天線在無線通信、射頻識別、雷達探測等方面得到廣泛應用。
[0005]通信、雷達系統(tǒng)的高度集成設計能夠有效減小系統(tǒng)的體積，降低因分立模塊間轉接引入的額外損耗和系統(tǒng)功耗，所以，集成化是各種系統(tǒng)今后發(fā)展的必然趨勢。天線作為通信系統(tǒng)的前端，在設計過程中需要充分考慮與外部電路和結構的互聯(lián)。而使用印刷電路板技術的天線則可以實現(xiàn)與外部電路的方便互聯(lián)，解決系統(tǒng)的集成問題。
[0006]傳統(tǒng)的圓極化貼片天線的工作帶寬極窄，制約了整個系統(tǒng)對帶寬的需求，不能滿足當今對圓極化終端天線的要求，因此如何設計寬帶的圓極化天線是現(xiàn)代無線通信領域需要解決的問題。
【發(fā)明內容】
[0007]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有圓極化貼片天線軸比帶寬不足的特點，本發(fā)明使用印刷電路板技術設計了一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線。
[0008]技術方案:一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，包括介質基片、圓形輻射貼片、金屬地板、寬帶移相巴倫、兩個饋電探針，所述兩個饋電探針之間設有金屬加載片，所述圓形輻射貼片、金屬底板、寬帶移相巴倫、饋電探針和金屬加載片通過印刷電路板技術印刷于介質基片上。
[0009]所述介質基片包括相互平行的上層介質基片和下層介質基片，以及垂直設于下層介質基片上表面的三個中間介質基片；所述中間介質基片包括一個對角線中間介質基片和兩個與對角線中間介質基片成45度夾角的側中間介質基片；所述金屬加載片為平行印刷于對角線中間介質基片兩面的矩形貼片，所述矩形貼片的尺寸和位置可以調節(jié)；所述饋電探針為印刷于側中間介質基片一面的倒L型微帶線，所述下層介質基片在與L型饋電探針底部對應的位置上設有金屬通孔，用于連接L型饋電探針和印刷于下層介質基片下表面的寬帶移相巴倫；所述寬帶移相巴倫由威爾森功分器和90度移相器構成；所述金屬地板印刷于下層介質基片的上表面，該金屬地板在與金屬通孔對應的位置上設有兩個孔；所述圓形輻射貼片印刷于上層介質基片的下表面。
[0010]所述上層介質基片和下層介質基片通過尼龍柱進行支撐定位。
[0011]工作原理:本發(fā)明的輻射結構由圓形貼片構成，饋電結構由寬帶移相巴倫和雙L型探針構成。寬帶移相巴倫將輸入信號分為兩路正交等幅信號，兩路信號通過開于下層介質基片上的金屬通孔饋入雙L型探針，探針再通過強耦合作用將能量饋入輻射貼片，進而輻射出圓極化波。通過調節(jié)兩探針間加載的金屬片的尺寸、位置可改善天線的交叉極化，進而極大地展寬天線的軸比帶寬。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，使用印刷電路板工藝加工而成，可以實現(xiàn)與外部電路間的方便互聯(lián)；具有軸比、駐波和增益帶寬寬的特點，軸比帶寬(小于3dB) 1.49 GHz至2.83 GHz，駐波帶寬(小于-1OdB) 1.46 GHz至2.78 GHz,增益帶寬(大于3dBi) 1.76 GHz至2.65 GHz0該天線可方便與有源電路進行集成，適應了L波段及S波段的通信需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的寬帶移相巴倫的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明的金屬加載片的結構示意圖；
圖4為本發(fā)明的探針的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明的回波損耗測試結果；
圖6為本發(fā)明的軸比測試結果；
圖7為本發(fā)明的增益測試結果；
圖8為本發(fā)明的天線遠場方向圖水平截面和垂直截面在1.9GHz的測試結果。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等同變換均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0015]如圖1、圖2、圖3和圖4所示的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，包括圓形輻射貼片3，兩個L型饋電探針6，金屬加載片5，金屬地板13及寬帶移相巴倫9，上述各部分均通過印刷電路板技術印刷于介質基片上；所述介質基片包括相互平行的上層介質基片2和下層介質基片10，以及垂直設于下層介質基片10上表面的三個中間介質基片，所述中間介質基片包括一個對角線中間介質基片4和兩個與對角線中間介質基片成45度夾角的側中間介質基片7 ;在上層介質基片2和下層介質基片10的四角對稱設有定位孔I，便于上層介質基片2和下層介質基片10借助尼龍柱進行支撐定位；
所述圓形輻射貼片3印刷于上層介質基片2的下表面；
所述兩個L型饋電探針6為通過印刷電路板技術印刷于側中間介質基片7 —面的微帶線；位置上，這兩個L型饋電探針6成90度夾角，相對下層介質基片10的一條對角線成左右對稱，并且垂直于上層介質基片2和下層基質基片10 ;所述下層介質基片10在與L型饋電探針6底部對應的位置上設有金屬通孔8，用于連接L型饋電探針6和印刷于下層介質基片10下表面的寬帶移相巴倫9 ;
所述金屬加載片5為印刷于對角線中間介質基片4兩面的矩形貼片結構，其高度，長度可以調節(jié)；位置上，該金屬加載片5沿著下層介質基片10的對角線進行擺放，且垂直于上層介質基片2和下層基質基片10 ；
所述金屬地板13印刷于下層介質基片10的上表面，該金屬地板(13)在與金屬通孔8對應的位置上設有兩個方形金屬孔，便于金屬通孔8的通過；
所述寬帶移相巴倫9印刷于下層介質基片10的下表面，由威爾金森功分器11和90度移相器12構成。
[0016]如圖5所示，本發(fā)明提出的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，其輸入端口回波損耗在1.46 GHz至2.78 GHz頻段內均在-1OdB以下，滿足實際無線通信設備的使用需求。
[0017]如圖6所示，本發(fā)明提出的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，其軸比在1.495GHz至2.83 GHz頻段內在3dB以下，達到圓極化的設計需求。
[0018]如圖7所示，本發(fā)明提出的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，其天線增益在1.76 GHz 至 2.65 GHz 頻段內大于 3dBi。
[0019]如圖8所示，本發(fā)明提出的天線在1.9 GHz的水平截面和垂直截面內的歸一化方向圖測試結果，可以看出天線方向圖在O度方向，軸比小于3dB，且前后比大于15dB，滿足設計要求。
【權利要求】
1.一種有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，包括介質基片、圓形輻射貼片、金屬地板、寬帶移相巴倫、兩個饋電探針，其特征在于，所述兩個饋電探針之間設有金屬加載片，所述圓形輻射貼片、金屬底板、寬帶移相巴倫、饋電探針和金屬加載片通過印刷電路板技術印刷于介質基片上。
2.如權利要求1所述的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，其特征在于，所述介質基片包括相互平行的上層介質基片和下層介質基片，以及垂直設于下層介質基片上表面的三個中間介質基片；所述中間介質基片包括一個對角線中間介質基片和兩個與對角線中間介質基片成45度夾角的側中間介質基片；所述金屬加載片為平行印刷于對角線中間介質基片兩面的矩形貼片，所述矩形貼片的尺寸和位置可以調節(jié)；所述饋電探針為印刷于側中間介質基片一面的倒L型微帶線，所述下層介質基片在與L型饋電探針底部對應的位置上設有金屬通孔，用于連接L型饋電探針和印刷于下層介質基片下表面的寬帶移相巴倫；所述寬帶移相巴倫由威爾森功分器和90度移相器構成；所述金屬地板印刷于下層介質基片的上表面，該金屬地板在與金屬通孔對應的位置上設有兩個孔；所述圓形輻射貼片印刷于上層介質基片的下表面。
3.如權利要求1所述的有金屬片加載的寬帶圓極化貼片天線，其特征在于，所述上層介質基片和下層介質基片通過尼龍柱進行支撐定位。
【文檔編號】H01Q1/50GK104466379SQ201410709549
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張彥, 莊建興, 洪偉, 姚雄生, 張軍 申請人:江蘇中興微通信息科技有限公司, 東南大學