CN102035075A - 平面螺旋天线小型化设计的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能有效缩减平面螺旋天线尺寸的新方法，给出了一种改进型的平面螺旋天线设计。本发明将常规的螺旋天线贴片分割成若干小片段，并将这些金属小片段在介质板上下层间隔放置，通过金属探针将上下两层的贴片片段连通。通过增加金属探针的数量，天线的谐振频点下降，天线的尺寸缩减。我们制作了一个简单的单圈螺旋贴片天线和相应的四个使用了本发明方法的新型天线结构。通过仿真和实验结果分析可见，当分割越多的片段，采用更多的探针，天线尺寸的缩减程度越大，天线的尺寸压缩了超过80％。该型天线具有体积小、重量轻、易加工的优点，是一种新型的具有低成本、小型化的平板天线，具有广阔的应用前景。

Description

平面螺旋天线小型化设计的新方法

技术领域

本发明涉及一种平面螺旋天线的应用，尤其涉及一种新颖的缩减平面螺旋天线尺寸的方法。

背景技术

近来，关于天线小型化技术的研究正引起越来越多的重视，研究人员提出了许多不同的新方法来缩减天线的尺寸。在微带天线的贴片或者地板上挖方形或者是十字形的缝隙能够有效缩减天线的尺寸。一种含有方形缝隙的微带天线尺寸大约能缩减17％。如果采用十字形缝隙，相应的尺寸缩减大约是23％。如果在微带天线地板上挖十字缝隙，天线尺寸能够缩减55％。以上这些技术都是应用在简单微带天线上面的。近来，平面螺旋天线在通信系统中的应用引起了越来越多的关注。平面螺旋天线有超宽带特性，圆极化能保持很好的轴比，并且易于制作等优点。但是只有很少的一些关于平面螺旋天线小型化方面的研究。

发明内容

本发明通过引入贯穿介质板的金属探针，研制了一种小型化平面螺旋天线结构。与传统天线相比，既有双向辐射特性，又大大缩减了天线的尺寸。

该天线采用双层结构，通过光刻工艺制作，批量制造一致性好，且制造成本较低。

该种平面螺旋天线主要包括：

一、上层与下层辐射贴片。

二、矩形接地板。

三、贯穿介质板并连接上下两层辐射贴片的金属探针。

为保证批量生产性，本发明天线的上层和下层贴片以及金属探针均可用导电金属制成。但是，为了保证良好的电气性能，本发明的金属材料须精密加工。

附图说明

图1为目前广泛使用的常规平面螺旋天线的俯视图；

图2为本发明中实施例新型平面螺旋天线的俯视图；

图3为本发明中实施例新型平面螺旋天线结构示意图；

图4为本发明实施例与常规平面螺旋天线的实物对照

图5为本发明图4所示5种天线测试回波损耗比较图；

图6为本图4所示常规平面螺旋天线实测方向图；

图7为本发明实施例新型64探针结构天线实测方向图。

具体实施方式

本发明所公开的天线小型化设计方法将常规的螺旋贴片分割成若干小片段，并将一半小片段置于介质板上层，另一半置于介质板下层，通过金属探针将上下两层贴片片段连通。这样，金属探针的数量就决定了天线尺寸缩减的程度。通过增加金属探针的数量，天线的谐振频点下降，天线的尺寸缩减。

以下给出了4种新型结构的平面螺旋天线以及常规结构的实测结果。结构参数：r1＝15mm，r2＝25mm，w＝5mm，L1＝7mm，L2＝86mm，a＝70mm，b＝92mm.每个探针的半径都是0.3mm。新型结构和常规结构都采用了厚度2mm，介电常数2.65的介质板，并且馈电都是采用了半径为0.5mm的同轴探针。由实测结果可以看出，对应常规结构的天线谐振频率1.53GHz，16探针的谐振频率缩小到1.37GHz，32探针结构缩小到1.2GHz，64探针结构缩小到923MHz，128探针结构缩小到605MHz。从图中可以看出，片段分割得越多，探针越密，天线的谐振频率缩小得就越多。

Claims (6)

1.平面微带天线小型化设计方法，其特征在于：通过将天线介质板表面的辐射微带线切割成微小片段，并将其间隔分布于介质板的上下层，通过金属探针穿透介质层进行电气连接，从而增加天线整体的电长度，在同样的天线尺寸实现更低的天线工作频率。

2.新型小型化平面螺旋天线，由附着在介质板上下双层的贴片通过金属探针连接起来构成，其中包括上层贴片，下层贴片，金属探针，其特征在于：

上层贴片，附着于介质板的上层；

下层贴片，附着于介质板的下层；

金属探针，贯穿介质板连接上下层贴片。

3.如权利要求2所述的新型小型化平面螺旋天线，其特征在于：介质板底层有一小型矩形接地面，其中心通过同轴线馈电。

4.如权利要求2所述的新型小型化平面螺旋天线，其特征在于：所有贴片，接地板，探针都由金属材料制成。

5.如权利要求2所述的新型小型化平面螺旋天线，其特征在于：其贴片为螺旋形状。

6.如权利要求2所述的新型小型化平面螺旋天线，其特征在于：通过金属探针连接上下两层的金属贴片。

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