CN103337694A - 一种贴片天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种贴片天线，属于天线技术领域，具体地说是一种宽带宽波束凹凸贴片天线。包括电磁辐射贴片和金属底板，电磁辐射贴片和金属底板之间有间隙；电磁辐射贴片为非平面，即电磁辐射贴片到金属底板的距离不是唯一固定值。本发明的贴片天线下凹时，天线整体高度不变，贴片面积不变，相对尺寸变小，贴片与地之间的高度不再固定，呈渐变形式，拓宽了天线的工作频带。
Description
技术领域
本发明涉及一种贴片天线，属于天线技术领域，具体地说是一种宽带宽波束凹凸贴片天线。
背景技术
微带贴片天线具有其本身的优点：波束宽、小型化、低剖面、易共形，但其缺点也较为明显：窄带宽、增益低等。微带贴片天线的宽带宽波束设计百花齐放，每种方法各有自己的特点，对于目前的微带贴片天线应用也必不可少，使其在卫星通信、导航、数据传输等方面得到了广泛应用。
微带贴片天线的设计技术已经相对成熟，对普通微带贴片天线的各种优化变形设计也层出不穷，但目前所有优化方法均为在贴片平面进行。
专利UHF波段小型化宽带宽波束缝隙天线（CN200610024414.3）、宽带宽波束微带天线单元（CN200510123192.6）、一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线（CN201110124566.1）和宽频带宽波束圆极化天线（CN200820108240.3）给出了天线单元宽带宽波束的设计。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种贴片天线，该贴片天线可应用于多种终端和天线阵列。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种贴片天线，包括电磁辐射贴片和金属底板，电磁辐射贴片和金属底板之间有间隙；电磁辐射贴片为非平面，即电磁辐射贴片到金属底板的距离不是唯一固定值；
所述的电磁辐射贴片为凹形贴片，即贴片天线下凹，形成下凹圆弧面，此时，贴片与地之间的高度不再固定，呈渐变形式，使用电磁仿真软件进行仿真，天线的-10dB带宽扩宽了98%；馈电形式多样，可以采用平面贴片天线的常用馈电方式；根据贴片天线边缘辐射原理，改变平面贴片天线的边缘形状，使用电磁仿真软件进行仿真，天线的增益提高了29%；
所述的电磁辐射贴片为凸形贴片，馈电形式多样，可以采用平面贴片天线的常用馈电方式；即贴片天线上凸，形成上凸圆弧面，在比平面贴片尺寸更小的情况下，天线的工作频带下降，实现了天线的小型化，相对于工作频带，天线减小了36%；根据贴片天线边缘辐射原理，改变了平面贴片天线的边缘形状，使天线的波束宽度展宽了16%。
有益效果
本发明的贴片天线下凹时，天线整体高度不变，贴片面积不变，相对尺寸变小，贴片与地之间的高度不再固定，呈渐变形式，拓宽了天线的工作频带；
本发明的贴片天线下凹时，天线整体高度不变，贴片面积不变，相对尺寸变小，根据贴片天线边缘辐射原理，改变普通贴片天线的边缘形状，提高了天线的增益；
本发明的贴片天线上凸时，天线整体高度不变，贴片面积不变，相对尺寸变小，天线的工作频带下降，实现了天线的小型化；
本发明的贴片天线上凸时，天线整体高度不变，贴片面积不变，相对尺寸变小，根据贴片天线边缘辐射原理，改变了普通贴片天线的边缘形状，展宽了天线的波束宽度。
本发明的贴片天线实现了小型化、宽频带、宽波束、高增益以及易共形于非平面载体等优点。本发明基于3维立体思维，对平面贴片天线进行非平面变形。初步采用的方案是采取一部分圆弧面代替平面贴片天线，进而实现天线的小型化、宽频带、宽波束、高增益等。由于贴片的非平面变形，对于变形量可形成参数进行优化设计，实现天线的更好性能，并且目前的天线载体大部分为非平面，此种变形设计也更适合于实际载体。
附图说明
图1为实施例1中天线的结构示意图；
图2为实施例2中天线的结构示意图；
图3为天线的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1和图3所示，一种宽带凹形贴片天线，包括电磁辐射贴片1和金属底板2，电磁辐射贴片1和金属底板2可以采用螺钉或介质基底等常用贴片天线的固定方式进行连接；电磁辐射贴片1的最低点至金属底板2的距离为0.03λ，λ为天线工作主频点的波长；电磁辐射贴片1的最高点至金属底板2的距离为0.083λ，电磁辐射贴片1的凹形面的半径为0.5λ，在空气介质的条件下，用电磁仿真软件进行仿真，仿真结果为-10dB带宽为11.1%，增益为8.14dB；
对比例1
一种平面天线，包括平面贴片和金属底板，平面天线到金属底板的距离相等均为0.083λ，平面贴片的直径为0.54λ，在空气介质的条件下，用电磁仿真软件进行仿真，仿真结果为-10dB带宽为5.6%，增益为6.32dB；
由实施例1和对比例1可知，本发明的天线相对于平面天线，-10dB带宽扩宽了98%，使天线的增益提高了29%。
实施例2
如图2和图3所示，一种宽波凸形贴片天线，包括电磁辐射贴片1和金属底板2，电磁辐射贴片1和金属底板2可以采用螺钉或介质基底等常用贴片天线的固定方式进行连接；电磁辐射贴片1的最低点至金属底板2的距离为0.03λ，λ为天线工作主频点的波长；电磁辐射贴片1的最高点至金属底板2的距离为0.083λ，电磁辐射贴片1的凸形面的半径约为0.5λ，在空气介质的条件下，用电磁仿真软件进行仿真（HFSS），仿真结果为波束宽度为73°，主工作频点下降，此时贴片水平直径约为0.4λ。
对比例2
一种平面天线，包括平面贴片和金属底板，平面天线到金属底板的距离相等均为0.083λ，平面贴片的直径为0.54λ，在空气介质的条件下，用电磁仿真软件进行仿真，仿真结果为波束宽度为63°；
由实施例2和对比例2可知，本发明的天线相对于平面天线波束宽度展宽了16%，主工作频点下降，天线减小了36%。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
Claims (3)
1.一种贴片天线，其特征在于：包括电磁辐射贴片和金属底板，电磁辐射贴片和金属底板之间有间隙；电磁辐射贴片为非平面。
2.根据权利要求1所述的一种贴片天线，其特征在于：所述的电磁辐射贴片为凹形贴片，即贴片天线下凹，形成下凹圆弧面。
3.根据权利要求1所述的一种贴片天线，其特征在于：所述的电磁辐射贴片为凸形贴片，即贴片天线上凸，形成上凸圆弧面。
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