CN102637957A - 双探针反相馈电的微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双探针馈电的微带天线，包括第一介质基片、第二介质基片和地平面，第一介质基片与地平面平行，第二介质基片垂直穿过地平面，第二介质基片的上端与第一介质基片的下表面相邻；第一介质基片上设置有微带贴片，第二介质基片上对称设置有第一L形探针条带和第二L形探针条带，第一L形探针条带由平行于地平面的第一耦合激励条带和垂直于地平面的第一馈电条带连接而成，第二介质基片与地平面的相交线将第二介质基片分割为上下两个区域，在第二介质基片的位于相交线下侧的区域上设置有一分二的微带功率分配器，一分二的微带功率分配器的一路通过反相器与第一馈电条带连接，另一路直接与第二馈电条带连接。
Description
技术领域
本发明属于微波天线技术领域，涉及一种可使极化和方向图特性上获得优良的性能的微带天线。
背景技术
微带天线有多种馈电方法，用于改善和提高微带天线的性能，常见的微带天线大多采用微带线直接馈电、探针馈电、口径耦合馈电等方法。探针馈电是获得较宽工作带宽的方法之一，因而受到广泛的关注，针对探针馈电的技术研究也较多，展宽频带的措施基本上是采取附加电容使之与探针电感调谐来获得更大的带宽，如水滴形探针、L形探针在展宽微带天线工作带宽方面都取得了明显的效果。但在展宽频带的同时由于探针馈电的非对称性而使天线的极化纯度较低，交叉极化特性较差、辐射方向图的主瓣发生偏移，使其应用受到了限制，因此，克服上述缺陷对宽带微带天线的推广使用显得十分必要。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种可解决非对称馈电结构对探针馈电微带天线性能的影响，既有展宽工作带宽的优点，又能克服一般L探针馈电天线极化纯度低、辐射方向图主瓣发生偏移等缺点的双探针反相馈电的微带天线。本发明的双探针反相馈电的微带天线可以满足高性能的阵列天线对极化纯度、带宽及可集成性的要求。
技术方案：本发明的双探针馈电的微带天线，包括第一介质基片、第二介质基片和地平面，第一介质基片与地平面平行，第二介质基片垂直穿过地平面，第二介质基片的上端与第一介质基片的下表面相邻；第一介质基片上设置有微带贴片，第二介质基片上对称设置有第一L形探针条带和第二L形探针条带，第一L形探针条带由平行于地平面的第一耦合激励条带和垂直于地平面的第一馈电条带连接而成，第一L形探针条带和第二L形探针条带实现反向馈电。
本发明中，第二介质基片与地平面的相交线将第二介质基片分割为上下两个区域，在第二介质基片的位于相交线下侧的区域上设置有一分二的微带功率分配器，一分二的微带功率分配器的一路直接与第一L形探针的馈电条带连接，另一路通过反相器与第二L形探针的馈电条带连接。
本发明的双探针反相馈电的微带天线，用对称放置并反相馈电的两个L形探针激励一个微带贴片天线方法，使天线在极化和方向图特性上获得优良的性能。本发明的天线可应用于有源阵列、相控阵天线、MIMO等多种天线系统中。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1．与传统的单L探针馈电的微带天线相比，双L探针反向馈电的微带天线在保持宽带特性的同时，获得了较好的贴片上表面电流的一致性，从而提高了L形探针馈电天线的极化纯度，降低了天线的交叉极化电平。
2．由于馈电的一致性及结构的对称性，克服了单L探针馈电的天线E面方向图主瓣方向偏移的缺点，使方向图主向在宽带内保持在贴片法线方向上。
3．用PCB工艺将双L形探针印刷在介质基片上，探针与馈电电路共面，使天线易于与收/发组件或射频模块的电路集成，特别适合用于有源相控阵或有源天线。另外，由于印刷探针自带支撑结构，与其它需要附加支撑结构的L探针馈电的天线相比，本发明的天线不需要专门进行L探针装配，安装/拆卸更方便、更简单。
4．由于L形探针用PCB工艺印刷在介质板上，探针的馈电部分与耦合激励部分共面，与一般的金属导线或金属板弯折形成的L形探针相比，具有加工精度高、一致性好、易于批量生产、制造成本低的优点。
5．L形探针印刷在介质板上，介质板起到了支撑的作用， 使L形探针不会因冲击、振动发生变形、扭转，克服了一般L探针易变形、损坏和位移的缺点，使天线性能稳定可靠。
附图说明
图1是本发明天线的主视结构图；
图2是本发明天线的俯视结构图；
图3是本发明微带天线的立体结构图；
图4是实施天线输入端口S参数测试结果；
图5是实施例天线辐射方向图测试结果；
图6是另一实施例的天线结构图。
图中有：第一介质基片1，第二介质基片2，地平面3，微带贴片4，第一L形探针5，第一耦合激励条带51，第一馈电条带52，第二L形探针6，第二耦合激励条带61，第二馈电条带62，馈电电路7，反相器8，第一同轴接头P1，第二同轴接头P2。图中，a是辐射贴片宽度，b是辐射贴片的长度，H是微带贴片与地平面的之间的距离，L1、L2分别是L形探针的激励条带和馈电条带的长度，W是L形探针耦合激励段的宽度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的双探针反相馈电的微带天线，包括第一介质基片1、第二介质基片2和地平面3，第一介质基片1与地平面3平行，第二介质基片2垂直穿过地平面3，第二介质基片2的上端与第一介质基片1的下表面相邻；第二介质基片2的上端与第一介质基片1的下表面可以是直接连接，也可以是不直接连接而保持一定间距，只要满足微带贴片4和L形探针条带的间距即可。第一介质基片1上设置有微带贴片4，第二介质基片2上对称设置有第一L形探针条带5和第二L形探针条带6，L形探针条带5由平行于地平面3的第一耦合激励条带51和垂直于地平面3的第一馈电条带52连接而成，第二介质基片2与地平面3的相交线将第二介质基片2分割为上下两个区域，在第二介质基片2的位于相交线下侧的区域上设置有一分二的微带功率分配器7，一分二的微带功率分配器7的一路直接与第一馈电条带52连接，另一路接有反相器8，通过反相器8与第二馈电条带62连接，以使相对放置的两个L形探针条带获得反相激励。本实施例中反相器8位于与第二L形探针条带62连接的支路上，在另一实施例中，一分二的微带功率分配器7的一路直接与第二馈电条带62连接，另一路通过反相器8与第二馈电条带62连接。
在本实施例中，第一介质基片1介电常数为2.65，厚度为1毫米，第二介质基片2介电常数为2.65，厚度为1毫米，设计并加工制作了一个工作于2.5GHz的印刷双L探针反相馈电的微带天线，L1=8，L2=18 mm， W=4 mm，H=17 mm，贴片尺寸为a=39 mm，b=48 mm。经实际测试，得出天线的馈电端口的S11在大于36%的相对带宽内小于-10 dB，如图5所示，对应的输入电压驻波比VSWR<2。实测天线E面、H面辐射方向图如图6所示。
本发明通过调节微带贴片的尺寸a和b、微带贴片与地平面的距离H、L形探针条带的耦合激励条带的宽度W及馈电条带的长度L1和激励条带的长度L2以及L形探针相对微带贴片的位置可以使天线工作在需要的频带内并获得相应的工作带宽。
图6所示为另一实施例，其中，第一L形探针5和第二L形探针6分别由第一同轴接头P1和第二同轴接头P2馈电，P1、P2馈电幅度相等，相位相差180度。
本发明中，第一L形探针条带5和第二L形探针条带6可以采用任何方式实现反向馈电，都可实现本发明目的，都在本发明的保护范围内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体实施例，在不脱离本发明精神和原理的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由权利要求及其等效物界定。
Claims (2)
1. 一种双探针反相馈电的微带天线，其特征在于，该天线包括第一介质基片（1）、第二介质基片（2）和地平面（3），所述第一介质基片（1）与地平面（3）平行，所述第二介质基片（2）垂直穿过地平面（3），第二介质基片（2）的上端与第一介质基片（1）的下表面相邻；
所述第一介质基片（1）上设置有微带贴片（4），所述第二介质基片（2）上对称设置有第一L形探针条带（5）和第二L形探针条带（6），所述第一L形探针条带（5）由平行于地平面（3）的第一耦合激励条带（51）和垂直于地平面（3）的第一馈电条带（52）连接而成，所述第一L形探针条带（5）和第二L形探针条带（6）实现反向馈电。
2. 根据权利要求1所述的双探针反相馈电的微带天线，其特征在于，所述的第二介质基片（2）与地平面（3）的相交线将第二介质基片（2）分割为上下两个区域，在所述第二介质基片（2）的位于相交线下侧的区域上设置有一分二的微带功率分配器（7），所述一分二的微带功率分配器（7）的一个支路直接与第一馈电条带（52）连接，另一个支路通过反相器（8）与第二馈电条带（62）连接。
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