CN101345336A

CN101345336A - 一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线

Info

Publication number: CN101345336A
Application number: CNA2007100182423A
Authority: CN
Inventors: 赵晓鹏; 李明明
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-14

Abstract

本发明涉及一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，可在低剖面结构下实现全向辐射。该天线通过在聚四氟双面覆铜板上刻蚀出周期性的正方形金属贴片，并在每个贴片的中心位置加工金属过孔制成。它的工作频段为X波段，通过调节单元结构参数，可在指定的频率工作。本发明全向天线采用低剖面的结构，稳定性好，且制作工艺简单，成本低，有很高的实用价值和广阔的市场前景。

Description

一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线

技术领域

本发明涉及一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，利用左右手复合传输线的零阶谐振特性，可在低剖面的结构下实现全向辐射。

背景技术

随着科学技术的进步和电子工业的飞速发展，无线电通信事业发展迅速，给人们的信息技术交流、物质文化生活带来极大的便利。在该领域的高速发展过程中，天线始终占据着十分重要的地位。

全向天线工作时具有很大的服务范围，所以在包括移动和无线局域网系统在内的无线电通信领域有很高的应用价值。目前，已有应用报道的全向天线主要有偶极子天线、单极天线等。不过，这些天线为了实现更大的辐射范围，结构上都突出于接地面。这种突出结构会导致天线容易受损害，限制了它们的使用范围。传统的矩形贴片天线结构稳定，却不能实现全向辐射。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，利用左右手复合传输线的零阶谐振特性，在实现全向辐射的同时满足天线结构稳定性的要求。

近年来，左右手复合传输线理论发展迅速，依据其制成的蘑菇状结构天线可在负的、零和正的多个模式下实现谐振。当发生零阶谐振时，该天线具有两个独特的优点：一是天线的谐振频率与结构尺寸无关，可实现结构小型化的目标；二是天线在低剖面的结构下实现全向辐射，具有很大的服务区域。

本发明正是基于左右手复合传输线的这种零阶谐振特性来设计一种新型低剖面全向天线。这种新型的低剖面全向天线结构主要包括聚四氟介质基板、金属贴片、金属过孔、金属接地板和同轴馈头等。基板采用刻蚀的聚四氟双面覆铜板制作，在其中一面刻蚀出周期性的金属贴片，再加工出周期性的金属过孔，并安装同轴馈头而成。

该新型低剖面全向天线可工作于X波段。它的制作工艺简单，成本低，辐射全向性能好，且满足了低剖面的结构要求，天线稳定性好，具有很高的实用价值，应用前景广阔。

附图说明

图1基于左右手复合传输线的零阶谐振天线结构示意图；

图2实施例一的结构正视图；

图3实施例一的回波损耗曲线示意图；

图4实施例二的回波损耗曲线示意图；

图5实施例三的回波损耗曲线示意图；

图6实施例四的回波损耗曲线示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明包括金属贴片1，聚四氟介质基板2，金属过孔3，金属接地板4和同轴馈头5。

该金属贴片1可采用刻蚀的方法周期性地加工在聚四氟介质基板2上。

该金属过孔3周期性地加工在金属贴片1的中心位置处，贯穿聚四氟介质基板2，将金属贴片1和金属接地板4导通。

该同轴馈头5焊接在接地板4上，探针贯穿聚四氟介质基板2，顶端与金属贴片1导通。

当使用该天线时，通过调节金属贴片1的尺寸和金属过孔3的直径等参数可实现其零阶谐振频率在X波段内变化，选择适当的参数以满足具体的工作要求。

该天线包含多个由金属贴片1和金属过孔2组成的结构单元，增加其数目可以提高天线的增益，但是同时将增大天线尺寸。为了在天线的性能和尺寸间达到一个平衡，选取结构单元个数为6。

本发明的实现过程和材料的性能由实施例和附图说明：

实施例一：

采用电路板刻蚀技术制作天线的基板，选用正方形的聚四氟双面覆铜介质板，其介电常数为2.55，边长为30mm，介质基板厚度为0.73mm，双面覆铜的厚度均为0.07mm。选取基板的一面为接地面，在另一面中心位置处周期性地刻蚀出3*2单元的正方形金属贴片，每个金属片的边长a＝5.3mm，片与片间隙宽度为d＝0.5mm。在每块金属贴片的中心位置加工出r＝0.35mm的金属过孔，两端分别与金属贴片和接地板相导通.并在接地板上紧密地焊接同轴馈头，其探针位于金属贴片的中心线上，与其所在金属贴片的中心位置处距离为1.95mm，这样便制作出新型的低剖面全向天线。该天线结构的正视效果如附图2所示，工作频率为8.62Ghz，回波损耗曲线如附图3所示。

实施例二：

采用电路板刻蚀技术制作天线的基板，选用正方形的聚四氟双面覆铜介质板，其介电常数为2.55，边长为30mm，介质基板厚度为0.73mm，双面覆铜的厚度均为0.07mm。选取基板的一面为接地面，在另一面中心位置处周期性地刻蚀出3*2单元的正方形金属贴片，每个金属片的边长a＝5.1mm，片与片间隙宽度为d＝0.4mm。在每块金属贴片的中心位置加工出r＝0.3mm的金属过孔，两端分别与金属贴片和接地板相导通.并在接地板上紧密地焊接同轴馈头，其探针位于金属贴片的中心线上，与其所在金属贴片的中心位置处距离为1.85mm，这样便制作出新型的低剖面全向天线。该天线工作频率为9.06GHz，回波损耗曲线如附图4所示。

实施例三：

采用电路板刻蚀技术制作天线的基板，选用正方形的聚四氟双面覆铜介质板，其介电常数为2.55，边长为30mm，介质基板厚度为0.73mm，双面覆铜的厚度均为0.07mm。选取基板的一面为接地面，在另一面中心位置处周期性地刻蚀出3*2单元的正方形金属贴片，每个金属片的边长a＝4.9mm，片与片间隙宽度为d＝0.4mm。在每块金属贴片的中心位置加工出r＝0.3mm的金属过孔，两端分别与金属贴片和接地板相导通.并在接地板上紧密地焊接同轴馈头，其探针位于金属贴片的中心线上，与其所在金属贴片的中心位置处距离为1.75mm，这样便制作出新型的低剖面全向天线。该天线工作频率为9.5GHz，回波损耗曲线如附图5所示。

实施例四：

采用电路板刻蚀技术制作天线的基板，选用正方形的聚四氟双面覆铜介质板，其介电常数为2.55，边长为30mm，介质基板厚度为0.73mm，双面覆铜的厚度均为0.07mm。选取基板的一面为接地面，在另一面中心位置处周期性地刻蚀出3*2单元的正方形金属贴片，每个金属片的边长a＝4.8mm，片与片间隙宽度为d＝0.5mm。在每块金属贴片的中心位置加工出r＝0.35mm的金属过孔，两端分别与金属贴片和接地板相导通.并在接地板上紧密地焊接同轴馈头，其探针位于金属贴片的中心线上，与其所在金属贴片的中心位置处距离为1.7mm，这样便制作出新型的低剖面全向天线。该天线工作频率为10.18GHz，回波损耗曲线如附图6所示。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，大凡依本发明权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本发明专利覆盖的范围。

Claims

1.一种基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，该天线由金属贴片、介质基板、金属过孔、金属接地板和同轴馈头组成，其主要特征是该零阶谐振天线通过在聚四氟双面覆铜板上刻蚀周期性的正方形金属贴片，并在每个贴片的中心处加工金属过孔制成。

2.如权利要求1所述的基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，其特征是：聚四氟介质基板的厚度为0.73mm，形状为正方形，边长为30mm，基板双面覆铜的厚度均为0.07mm。

3.如权利要求1所述的基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，其特征是：在聚四氟双面覆铜板的单面中心位置处刻蚀出3×2单元的正方形金属贴片，并在每个贴片的中心处加工金属过孔，将贴片和金属接地板导通，并于金属接地板上焊接同轴馈头，其探针顶点位于所在金属贴片的中心线上。

4.如权利要求1所述的基于左右手复合传输线的零阶谐振天线，其特征是：天线工作频段为X波段，其几何参数分别为：

(1)正方形金属贴片的边长为a＝5.3mm，片与片间隙为d＝0.5mm，金属过孔半径为r＝0.35mm，同轴馈头的探针顶点与它所在金属贴片的中心点距离为1.95mm；

(2)正方形金属贴片的边长为a＝5.1mm，片与片间隙为d＝0.4mm，金属过孔半径为r＝0.3mm，同轴馈头的探针顶点与它所在金属贴片的中心点距离为1.85mm；

(3)正方形金属贴片的边长为a＝4.9mm，片与片间隙为d＝0.4mm，金属过孔半径为r＝0.3mm，同轴馈头的探针顶点与它所在金属贴片的中心点距离为1.75mm；

(4)正方形金属贴片的边长为a＝4.8mm，片与片间隙为d＝0.5mm，金属过孔半径为r＝0.35mm，同轴馈头的探针顶点与它所在金属贴片的中心点距离为1.7mm。