本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微帶天線。

背景技術(shù)：

渦旋電磁波是一種具有特殊波前結(jié)構(gòu)的電磁波，因等相位面呈渦旋狀而得名渦旋電磁波，在增加頻譜利用率和測速等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

目前，產(chǎn)生渦旋電磁波的方法有三種：反射法、透射法和相控陣天線。反射法結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但是這種方式只能針對特定的頻率做出響應(yīng)，并且反射波的模式數(shù)難移確定，不利于對回波信號進行處理。透射法是利用平面波在介質(zhì)中的傳播常數(shù)與在空氣中的不同，通過利用介質(zhì)基板從而實現(xiàn)相移，產(chǎn)生渦旋電磁波；一種實現(xiàn)方法是改變介質(zhì)基板厚度，利用厚度的不同實現(xiàn)相位的均勻梯度；另一種方法是控制介電常數(shù)的大小使其均勻變化；但是，通過分析會發(fā)現(xiàn)這種方法只能針對一定的頻率，并且產(chǎn)生的渦旋電磁波也只能集中在介質(zhì)基板大小的區(qū)域內(nèi)，而介質(zhì)基板外的區(qū)域依然是平面波。相控陣天線方法需要使用數(shù)字移相器進行陣列天線相位配置，但其使用的設(shè)備體積比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜不利于實際的應(yīng)用。

因此，如何提供一種體積小、便于操作的產(chǎn)生渦旋電磁波的裝置成為業(yè)界亟須解決的重要課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種微帶天線。

本發(fā)明提出一種微帶天線，包括：介質(zhì)基板、接地板和輻射貼片，所述接地板和所述輻射貼片分別設(shè)置在所述介質(zhì)基板的兩個相對設(shè)置的面上，所述介質(zhì)基板和所述接地板設(shè)有中心孔，所述中心孔處設(shè)置有接頭，所述輻射貼片和所述接地板通過所述接頭電連接，其中：

所述輻射貼片包括：s形貼片和多個微型貼片，所述s形貼片和所述多個微型貼片通過傳輸線分別連接；

所述s形貼片包括兩個圓弧貼片和一個條形貼片，所述兩個圓弧貼片通過所述條形貼片連接且相對于所述條形貼片旋轉(zhuǎn)對稱，所述兩個圓弧貼片與所述中心孔同心設(shè)置；

所述多個微型貼片在所述兩個圓弧貼片內(nèi)側(cè)，且沿與所述兩個圓弧同心的圓周均勻設(shè)置。

本發(fā)明提供的微帶天線，通過微帶天線上輻射貼片的s形貼片和多個微型貼片能夠產(chǎn)生渦旋電磁波，上述微帶天線體積小且便于操作。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例微帶天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例微帶天線a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例微帶天線相位分布仿真圖；

附圖標記說明：

1-輻射貼片；2-介質(zhì)基板；

3-接地板；4-接頭；

11-圓弧貼片；12-微型貼片；

13-條形貼片；14-傳輸線。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明實施例微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明實施例微帶天線a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的微帶天線，包括：介質(zhì)基板2、接地板3和輻射貼片1。

接地板3和輻射貼片1分別設(shè)置在介質(zhì)基板2的兩個相對設(shè)置的面上，介質(zhì)基板2和接地板3設(shè)置有同心的中心孔，所述中心孔處設(shè)置有接頭4，輻射貼片1和接地3板通過接頭4電連接；輻射貼片1包括：s形貼片和多個微型貼片12，所述s形貼片和多個微型貼12片通過傳輸線14分別連接；所述s形貼片包括兩個圓弧貼片11和一個條形貼片13，兩個圓弧貼片11通過條形貼片13連接且相對于條形貼片11旋轉(zhuǎn)對稱，兩個圓弧貼片11與所述中心孔同心設(shè)置；多個微型貼片12在兩個圓弧貼片11內(nèi)側(cè)，且沿與兩個圓弧貼片11同心的圓周均勻設(shè)置。

介質(zhì)基板2作為載體，承載接地板3和輻射貼片1，接地板3用于反射輻射貼片1產(chǎn)生的電磁波，輻射貼片1用于產(chǎn)生渦旋電磁波。信號通過接頭4傳輸?shù)捷椛滟N片1，所述s形貼片和傳輸線14把信號傳播到微型貼片12，微型貼片12用于產(chǎn)生渦旋電磁波。接頭4可以采用sma接頭。

下面對本發(fā)明的微帶天線的設(shè)計原理進行說明。首先，要根據(jù)設(shè)計的需要選定渦旋電磁波的中心頻率，所有后續(xù)的結(jié)構(gòu)都是從這里出發(fā)考慮的。接著，確定微型貼片12的數(shù)量n，微型貼片12的數(shù)量要保證能夠獲得形狀比較標準的渦旋電磁波，同時數(shù)量也不能很多以至于導(dǎo)致所述微帶天線的體積太大。在確定微型貼片12的數(shù)量n后，確定設(shè)計的渦旋電磁波的模數(shù)m，根據(jù)確定相鄰天線的相位差而其中δl為相鄰微型貼片12在圓弧貼片11上間距，λ為電磁波長，可以得到δl＝λ/n+nλ，其中n為非負整數(shù)。因此，圓弧貼片11的周長l＝n*δl＝(1+8n)λ，根據(jù)周長l即可得出圓弧貼片11的半徑。微型貼片12的尺寸根據(jù)阻抗匹配公式獲得，主要調(diào)整其尺寸使得其發(fā)射的電磁波的頻率和設(shè)計需要的一致即可。有了上述圓弧貼片11的尺寸和微型貼片12的尺寸，可以對上述圓弧貼片11和微型貼片12構(gòu)成的微帶天線進行渦旋電磁波仿真實驗，根據(jù)仿真的結(jié)果對圓弧貼片11和微型貼片12的尺寸進行調(diào)整，經(jīng)過不斷地仿真優(yōu)化，得出最終的結(jié)構(gòu)尺寸。

下面對本發(fā)明提供的微帶天線產(chǎn)生渦旋電磁波的過程進行說明。信號通過接頭4傳輸?shù)捷椛滟N片1，信號再從輻射貼片1的中心經(jīng)過條形貼片13和兩個圓弧貼片11以及傳輸線14傳輸?shù)蕉鄠€微型貼片12上，由于多個微型貼片12沿圓周均勻分布，相鄰的微型貼片12產(chǎn)生的電磁波具有相同的相位差，并且該相位差滿足多個具有相同相位差微型貼片12所發(fā)出的電磁波相互干涉，產(chǎn)生了具有螺旋形狀波前的渦旋電磁波。理論上微型貼片12的數(shù)量越多，所產(chǎn)生的渦旋電磁波的形狀就越標準。

本發(fā)明提供的微帶天線，通過微帶天線上輻射貼片的s形貼片和多個微型貼片能夠產(chǎn)生渦旋電磁波，上述微帶天線體積小且便于操作。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述微型貼片12數(shù)量為偶數(shù)。微型貼片12數(shù)量為偶數(shù)更容易產(chǎn)生標準的渦旋電磁波。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述微型貼片12數(shù)量為8個。8個微型貼片12能夠保證獲得形狀比較標準的渦旋電磁波，同時數(shù)目也不會很多，從而避免所述微帶天線的體積太大。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，介質(zhì)基板2和接地板3均為正方形且邊長相等。例如，介質(zhì)基板為邊長為40mm的正方形，厚度為1mm，介電常數(shù)為3.0，接地板3的邊長也是40mm的正方形，厚度為0.018mm，介電常數(shù)為5.8x10⁷的敷銅。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，介質(zhì)基板2和接地板3均為圓形且半徑相等。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，微型貼片12為矩形。例如，微型貼片12采用寬度為5mm，長度為6mm，且厚度都為0.018mm的矩形貼片。

下面通過一具體的實施例對本發(fā)明提供的微帶天線進行說明。為獲得中心頻率為10ghz和模數(shù)為1的渦旋電磁波，介質(zhì)基板2采用邊長為40毫米的正方形，厚度為1毫米，介電常數(shù)為3.0；接地板3采用介質(zhì)基板2相同邊長的正方形，厚度為0.018毫米，介電常數(shù)為5.8x10⁷；輻射貼片1由厚度均勻的幾何形狀組成，各部分的厚度都為0.018毫米，其中：s形貼片的圓弧貼片11的半徑為27毫米，寬度為2毫米，條形貼片13的長度為54mm，寬度也是2毫米；s形貼片的兩個缺口部分的圓心角為22.2度。微型貼片12采用8個相同的矩形貼片，矩形貼片的寬度為5毫米，長度為6毫米；傳輸線14的寬度為1.6毫米，長度為4.5毫米。為了采用同軸饋電，在介質(zhì)基板2和接地板3的中心鉆半徑為1毫米的小孔，小孔的中心和輻射貼片的中心相重合，小孔處焊接有sma接頭。

把sma接頭的另一端連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)射固定頻率的正弦波通過sma接頭傳輸?shù)捷椛滟N片1，上述正弦波通過輻射貼片1中心沿s形貼片和傳輸線14分別傳輸?shù)?個矩形貼片，相鄰矩形貼片發(fā)射的電磁波的相位差為45度，相鄰矩形貼片發(fā)出的電磁波相互干涉，產(chǎn)生了具有螺旋形狀波前的渦旋電磁波。

圖3為本發(fā)明實施例微帶天線相位分布仿真圖，所使用的微帶天線即上一實施例的微帶天線，相位分布的平面距離所述微帶天線表面的垂直距離為60cm，如圖3所示，可以明顯地看出相位分布呈螺旋形狀并且圍繞中心旋轉(zhuǎn)一周，相位變化360度。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。