一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及水天線領域，特別涉及一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線?！?br>背景技術：
】[0002]近年來，水天線作為一種新型的液體天線由于水獨有的特性如:高介電常數(shù)，可重構性，可塑性，低成本，透明性，易獲取等，吸引了越來越廣泛的關注。水天線的出現(xiàn)為天線設計提供了一種新的途徑，豐富了天線的種類。[0003]2009年，R.Zhou，H.Zhang，和H.Xin在本
技術領域：
頂級會議〃AntennasandPropagat1nSocietyInternat1nalSymposium〃上發(fā)表題為〃Acompactwaterbaseddielectricresonatorantenna〃的文章，使用純水設計了一種長方體介質諧振器天線。該介質諧器天線由同軸探針饋電，在泡沫塑料構成的長方體容器內注入純凈水，天線激勵出諧振器模式。[0004]2014年，L.Xing,Y.Huang,Y.Shen，S.AlJa，afreh,Q.Xu和R.Alrawashdeh在本技術令頁域頂級會議〃AntennasandPropagat1nSocietyInternat1nalSymposium〃上發(fā)表題為"BroadbandU-shapedwaterantennaforDVB-Happlicat1ns"的文章。天線將基于水的諧振器設計成U型結構，采用同軸探針饋電，天線實現(xiàn)了寬帶和高效率。[0005]2015年兒.父;[叫，￥.!1皿1^，(>).父11,和S.Alja’afreh在期刊“IEEEAccess”上發(fā)表題為“AWidebandHybridWaterAntennaWithanF-ShapedMonopole”的文章。其米用F型單極子天線和矩形水介質諧振器天線相結合，設計一款混合水天線，天線實現(xiàn)了很寬的帶寬和很高的效率。[0006]2015年，1^.父;[1^，￥.Huang，Q.Xu，S.Alja’afreh和T.Liu在期刊“IEEEAntennasandWirelessPropagat1nLetters”上發(fā)表題為“ABroadbandHybridWaterAntennaforHand-PortableApplicat1ns”的文章。其采用同軸探針對矩形水貼片饋電，并加入一段金屬枝節(jié)調節(jié)阻抗匹配，從而設計了一款混合水天線，天線實現(xiàn)了很寬的帶寬和很高的效率。[0007]2015年Y.Li和K-M.Luk在期刊“IEEEAccess”發(fā)表題為“AWaterDenseDielectricPatchAntenna”的文章，提出了一種新型的基于水的高介電常數(shù)特性的貼片天線，采用L型探針饋電，天線工作于貼片天線模式。[0008]水天線的設計存在著許多的挑戰(zhàn)，主要解決三大問題:帶寬，增益和效率。一般水天線的帶寬較窄，隨著頻率的升高水的損耗加大，天線的效率和增益會顯著下降而且大部分水天線饋電結構復雜不易加工。這些問題都還有待于進一步解決?！?br/>發(fā)明內容】[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線。[0010]本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn):一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，所述天線為三層堆疊式結構，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結構組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結構由四根塑料支柱支撐，其特征在于所述饋電結構為環(huán)形縫隙耦合饋電結構，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進行饋電。[0011]優(yōu)選的，所述水貼片為純水、鹽水或或摻雜其他化學物質的水混合物。[0012]優(yōu)選的，所述水貼片的形狀為正方體、長方體或圓柱體。[0013]優(yōu)選的，所述環(huán)形縫隙為方形環(huán)縫隙、圓環(huán)縫隙或矩形單縫隙。[0014]優(yōu)選的，所述印刷電路板的PCB板的材料為FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷中的一種。[0015]優(yōu)選的，所述的盛裝水的容器材料為有機玻璃、聚碳酸酯玻璃、丙烯酸塑料中的一種。[0016]優(yōu)選的，所述塑料支柱材料為聚四氟乙烯、聚酰胺纖維、泡沫中的一種。[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:[0018]1、本發(fā)明通過新型耦合饋電及堆疊式結構實現(xiàn)了天線雙模特性，實現(xiàn)了較寬的帶寬和較高的增益及效率。[0019]2、本發(fā)明與探針饋電水天線相比耦合饋電結構簡單易于加工。[0020]3、本發(fā)明天線結構簡單，容易組裝?！靖綀D說明】[0021]圖1為本發(fā)明實施例中的基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結構天線的示意圖；[0022]圖2為圖1所示基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結構天線的饋電結構圖?！揪唧w實施方式】[0023]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。[0024]—種基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結構天線，如圖1所示天線為三層堆疊式結構。其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，I為正方體水貼片，由純水構成。2為用于盛裝水的容器。中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結構組成，3為PCB板。4為位于PCB板上表面的金屬地板。5為在金屬地板上開的環(huán)形縫隙。6為位于PCB板下表面的金屬微帶線，微帶線末端加載一水平橫向枝節(jié)與微帶線形成T形結構。7(a)、7(b)、7(c)和7(d)為塑料支柱。最下層8為金屬反射板。[0025]圖2為根據本發(fā)明實施例的饋電結構，該饋電結構為環(huán)形縫隙耦合饋電結構，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一正方形環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進行饋電。進一步地，所述的金屬選自:招、鐵、錫、銅、銀、金、鈾，以及上述金屬的合金。所述的PCB板的材料選自:FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷。所述的盛裝水的容器材料選自:有機玻璃，聚碳酸酯玻璃(Ploycarbonate)，丙稀酸塑料(Acrylic)。所述塑料支柱材料選自:聚四氟乙烯、聚酰胺纖維(尼龍)，泡沫。[0026]天線通過縫隙耦合饋電及堆疊式結構，激勵出兩個諧振模式，其中第一個模式為TE12模，是一種介質諧振器天線諧振模式，覆蓋低頻段帶寬。第二個模式為傳統(tǒng)矩形貼片天線模式。天線通過這兩個模式的匹配實現(xiàn)了較寬的帶寬。[0027]天線包含三層結構，頂層由盛裝水的容器和水組成，容器厚度為2mm，水貼片為正方體結構，邊長45mm，高4mm。容器底部部分寬60mm，長65mm。中間層由PCB板和饋電結構組成，PCB板寬60mm，長65mm，T形微帶線印制在PCB板下表面，上表面是一長為60mm的正方形金屬接地板，在接地板上刻蝕有一周長為120mm，寬2mm的方形環(huán)縫隙。微帶線長度為25mm，寬為2mm，微帶線一端水平開路枝節(jié)長度為6mm，另一端和SMA連接頭相連。最下層是一金屬反射板，寬80mm,長100mm。[0028]本發(fā)明包括并不僅限于上述給出的實施方案，本領域技術人員在本發(fā)明的構思下，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可作出不同的變形和替換，例如將正方體水貼片改為長方體、圓柱體或者其他形狀，將純水改為鹽水或參雜其他化學物質的水混合物，將方形環(huán)縫隙改為圓環(huán)縫隙、矩形單縫隙，將單極化設計成雙極化，使用其他金屬進行加工或電鍍(如金、銀、銅、鋁、鐵)等，這些變形和替換也屬于本專利保護范圍。[0029]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。【主權項】1.一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述天線為三層堆疊式結構，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結構組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結構由四根塑料支柱支撐，所述饋電結構為環(huán)形縫隙耦合饋電結構，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進行饋電。2.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述水貼片為純水、鹽水或或摻雜其他化學物質的水混合物。3.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述水貼片的形狀為正方體、長方體或圓柱體。4.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述環(huán)形縫隙為方形環(huán)縫隙、圓環(huán)縫隙或矩形單縫隙。5.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述印刷電路板的PCB板的材料為FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷中的一種。6.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述的盛裝水的容器材料為有機玻璃、聚碳酸酯玻璃、丙烯酸塑料中的一種。7.根據權利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述塑料支柱材料為聚四氟乙烯、聚酰胺纖維、泡沫中的一種。【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，所述天線為三層堆疊式結構，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結構組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結構由四根塑料支柱支撐，所述饋電結構為環(huán)形縫隙耦合饋電結構，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進行饋電。本發(fā)明通過新型耦合饋電及堆疊式結構實現(xiàn)了天線雙模特性，實現(xiàn)了較寬的帶寬和較高的增益及效率?！綢PC分類】H01Q1/38,H01Q9/04【公開號】CN105514597【申請?zhí)枴緾N201510961670【發(fā)明人】褚慶昕,范人貴【申請人】華南理工大學【公開日】2016年4月20日【申請日】2015年12月18日