一種環(huán)-振子組合天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)-振子組合天線，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，電磁振子組合天線以其傳輸速率高、成本低、輻射效率高、輻射定向性好等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要組成部分?；莞乖砗茉缇捅挥糜谔炀€的分析和設(shè)計(jì)，現(xiàn)今基于該原理的電磁組合天線已被廣泛應(yīng)用于基站天線、高速WLAN、室內(nèi)天線等眾多領(lǐng)域天線的設(shè)計(jì)中。
[0003]傳統(tǒng)的定向天線都需要加反射背腔或反射板，所加的反射器要距離天線四分之一個(gè)波長(zhǎng)，且獲得在工作頻帶內(nèi)的增益與波束不穩(wěn)定；也可以用電振子和磁振子耦合的結(jié)構(gòu)形式來實(shí)現(xiàn)定向輻射特性，但這種辦法同樣需要面積較大的反射板。如何在不引入大面積金屬反射板的情況下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的定向輻射特性，是亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決天線結(jié)構(gòu)和性能問題，提出一種結(jié)構(gòu)新穎簡(jiǎn)單、輻射效率高的環(huán)-振子組合天線，在不引入大面積金屬反射板的情況下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的定向輻射特性，為寬帶定向室內(nèi)天線和4G基站天線設(shè)備的開發(fā)提供技術(shù)儲(chǔ)備。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用如下技術(shù)方案:
一種環(huán)-振子組合天線，包括印刷于介質(zhì)基板上表面中心位置的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元，在位于矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元的表面分布電流的波節(jié)點(diǎn)處對(duì)稱設(shè)置有第一條形枝節(jié)、第二條形枝節(jié)，所述第一、第二條形枝節(jié)之間具有間隙，在第一、第二條形枝節(jié)的共址位置處分別通過一段金屬條帶垂直連接一對(duì)相同長(zhǎng)度、相同寬度、反對(duì)稱排布的金屬片形成一個(gè)半波振子輻射單元，所述金屬條帶與金屬片的連接處為半波振子輻射單元的波腹點(diǎn)；
所述天線采用同軸線貼附饋電的饋電方式，其中同軸線的外導(dǎo)體完全與第一條形枝節(jié)相貼合，而同軸線的內(nèi)芯則跨過所述間隙與第二條形枝節(jié)的邊沿相連接；其中，所述矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元受其表面分布電流的波節(jié)點(diǎn)激勵(lì)，得到偶模工作模式；所述半波振子輻射單元受其表面分布電流的波腹點(diǎn)激勵(lì)，得到奇模工作模式。
[0006]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元是由介質(zhì)基板上方的貼附金屬經(jīng)挖空中間的矩形金屬片形成。
[0007]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，第一、第二條形枝節(jié)為矩形金屬條帶且大小形狀完全相同，分別與矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元內(nèi)緣的電流波節(jié)點(diǎn)連接。
[0008]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元的周長(zhǎng)為0.80波長(zhǎng)-1.20波長(zhǎng)、激勵(lì)點(diǎn)在其電流波節(jié)點(diǎn)附近；其內(nèi)緣長(zhǎng)度的范圍為:0.25波長(zhǎng)-0.35波長(zhǎng)，內(nèi)緣寬度的范圍為:0.15波長(zhǎng)-0.25波長(zhǎng)。
[0009]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述第一、第二條形枝節(jié)的寬度范圍為:0.02波長(zhǎng)-0.05波長(zhǎng)，長(zhǎng)度范圍為:0.05波長(zhǎng)-0.15波長(zhǎng)。
[0010]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述的半波振子輻射單元的長(zhǎng)度范圍為0.40波長(zhǎng)-0.75波長(zhǎng)，寬度的范圍是0.04波長(zhǎng)-0.05波長(zhǎng)，金屬條帶的高度的范圍為:0.15波長(zhǎng)-0.30波長(zhǎng)。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，第一條形枝節(jié)與金屬條帶的連接處距離介質(zhì)基板上邊沿范圍為:0.20波長(zhǎng)-0.35波長(zhǎng)，第二條形枝節(jié)與金屬條帶的連接處距離介質(zhì)基板下邊沿范圍為:0.20波長(zhǎng)-0.35波長(zhǎng)。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述第一、第二條形枝節(jié)的長(zhǎng)度為八分之一波長(zhǎng)，所述金屬條帶的高度為四分之一波長(zhǎng)。
[0013]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2-20，厚度是0.60-1.50mm,長(zhǎng)度范圍為40_45mm，寬度范圍為34_36mm。
[0014]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的環(huán)-振子組合天線，所述第一、第二條形枝節(jié)之間縫隙的寬度范圍為:0.01波長(zhǎng)-0.015波長(zhǎng)，長(zhǎng)度范圍為:0.02波長(zhǎng)-0.05波長(zhǎng)。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果:
本發(fā)明通過令矩形環(huán)結(jié)構(gòu)的電流波節(jié)點(diǎn)與半波振子的電流波腹點(diǎn)重合激勵(lì)，并通過采用同軸線貼附饋電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了環(huán)路與半波振子的差模激勵(lì)。工作在兩種不同模式下的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元與半波振子輻射單元經(jīng)過一定的時(shí)間和空間相位差，得到了兩個(gè)可通過疊加實(shí)現(xiàn)單向輻射的正交輻射方向圖，并且通過將振子高度、矩形環(huán)長(zhǎng)寬比以及其枝節(jié)寬度等參數(shù)的合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了較好的定向輻射和較小的交叉極化特性。
[0016]該天線結(jié)構(gòu)形式使得環(huán)路與半波振子經(jīng)過一定時(shí)間空間相位差得到了天線在不加反射背腔和反射板的情況下，實(shí)現(xiàn)了在2.23-2.46GHz的工作頻段內(nèi)獲得較平穩(wěn)的增益和較好的定向輻射特性。本天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本低廉。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明天線的三維立體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本發(fā)明天線的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0019]圖3是天線的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元所在介質(zhì)基板的剖面示意圖。
[0020]圖4是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線的回波損耗特性。
[0021]圖5是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線在2.25GHz時(shí)的兩個(gè)主工作面輻射方向圖，其中(a)是XOZ-平面，(b)是yoz-平面。
[0022]圖6是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線在2.30GHz時(shí)的兩個(gè)主工作面輻射方向圖，其中(a)是XOZ-平面，(b)是yoz-平面。
[0023]圖7是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線在2.35GHz時(shí)的兩個(gè)主工作面輻射方向圖，其中(a)是XOZ-平面，(b)是yoz-平面。
[0024]圖8是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線在2.40GHz時(shí)的兩個(gè)主工作面輻射方向圖，其中(a)是XOZ-平面，(b)是yoz-平面。
[0025]圖9是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線在2.45GHz時(shí)的兩個(gè)主工作面輻射方向圖，其中(a)是XOZ-平面，(b)是yoz-平面。
[0026]圖10是利用HFSS軟件計(jì)算的本發(fā)明天線的增益曲線圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào):I是介質(zhì)基板，2是矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元，3、4分別是矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元內(nèi)的第一、第二條形枝節(jié)，5是半波振子輻射單元，6是同軸線貼附饋電，7是貼附于介質(zhì)基板上方的金屬片，8是半波振子輻射單元的寬度，9是連接半波振子輻射單元的金屬條帶，10、11分別是半波振子的波腹點(diǎn)距離介質(zhì)基板上下邊沿的距離，12是矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元的內(nèi)緣長(zhǎng)度，13是矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元的內(nèi)緣寬度，14是同軸線的內(nèi)芯，15是第一、第二條形枝節(jié)之間的間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0029]如圖1-圖3所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是:天線由周長(zhǎng)接近一個(gè)波長(zhǎng)的矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元2與一個(gè)半波振子輻射單元5組成。矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元2是在表面附有金屬片7的介質(zhì)基板通過除去矩形金屬片形成，它是由介質(zhì)基板上方的貼附金屬7經(jīng)挖空中間的矩形金屬片形成。矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元的位置位于介質(zhì)基板上表面的中心位置，沿X軸方向與Y軸方向均對(duì)稱。
[0030]在矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元內(nèi)部的對(duì)稱位置分別連接兩條長(zhǎng)度為八分之一波長(zhǎng)的矩形條帶，形成大小形狀完全相同的上下枝節(jié)3、4，半波振子是由兩條相同長(zhǎng)度、相同寬度的金屬片反向?qū)ΨQ排布形成，并通過兩個(gè)金屬條帶9分別垂直連接在上下條形枝節(jié)的共址位置處，兩個(gè)條形枝節(jié)分別與矩形環(huán)結(jié)構(gòu)輻射單元內(nèi)緣的電流分布零點(diǎn)連接。其中半波振子的方向與條形枝節(jié)平行(即沿Y軸方向)。
[0031]如圖2所示，該天線采用的饋電方式是同軸線貼附饋電，其中同軸線外