CN104183917B - 探针边馈的微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探针边馈的微带天线，包括金属辐射贴片、金属条带探针、馈电电缆、非金属支撑结构和金属反射板；所述金属辐射贴片通过非金属支撑结构固定在金属反射板上，固定后平行于金属反射板设置；所述馈电电缆包括内导体和外导体，所述金属辐射贴片的一个侧边设有所述金属条带探针，所述金属条带探针的一端倾斜设置在所述金属辐射贴片的侧边中部、倾斜角度可在30°～90°范围内选择、另一端与所述馈电电缆内导体电连接，馈电电缆外导体与所述金属反射板相连。本发明通过在辐射贴片边缘设置的金属条带探针对微带天线实现直接馈电以及对输入阻抗进行匹配调节，结构简单、可靠，设计和调节方便、灵活，且能够实现宽频带和高增益的特性。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统综合设计中的天线技术领域，更具体的涉及一种由探针在微带边缘直接馈电的宽频带、高增益微带天线。
背景技术
微带天线具有体积小、重量轻、低剖面和易于加工等优点，是一种被广泛应用的天线形式。微带天线有各种各样的馈电方式，传统的馈电方式可分为侧馈和背馈两种。具体常见的馈电方式有微带线边馈，探针底馈以及耦合馈电。传统方法馈电位置在金属辐射贴片中间的某个位置上，而这个位置的确定与阻抗有相当大的关系，即越靠近金属辐射贴片中心阻抗越低，越靠近边缘阻抗越高，只有在某个适当的位置，阻抗才能与馈线达到较好的匹配，而这种阻抗随位置的的变化很敏感。其次频率不同，金属辐射贴片的大小就不同，传统探针位置的绝对尺寸就不同。但是，当介质基片厚度较大时，馈电探针会引入很大的感抗，增加匹配的难度，限制天线的阻抗带宽。由于传统金属辐射贴片的结构以及其与传统探针结构、位置配合相对固定、无法匹配范围大的输入阻抗，工作频带相对较窄、增益低。
发明内容
发明目的：为了克服传统直接探针馈电引入的大感抗、且馈电端不便于调节的缺点，本发明给出一种新型馈电结构微带天线，该微带天线克服了传统探针直接馈电不便调节、馈电结构和位置敏感等问题，所提出的天线易于匹配，而且工作频带宽，增益高。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的探针边馈的微带天线，包括金属辐射贴片、金属条带探针、馈电电缆、非金属支撑结构和金属反射板；所述金属辐射贴片通过非金属支撑结构固定在金属反射板上，固定后平行于金属反射板设置；所述馈电电缆包括内导体和外导体，所述金属辐射贴片的一个侧边设有所述金属条带探针，所述金属条带探针的一端倾斜设置在所述金属辐射贴片的侧边中部、倾斜角度可设置范围为30°～90°、另一端与所述馈电电缆内导体电连接，馈电电缆外导体与所述金属反射板连接。
金属辐射贴片的外边缘和馈电电缆内导体之间用金属条带探针直接馈电，金属条带探针的形状和长度可以调节，从而实现对输入端的匹配特性的调节，可以在较宽频带内实现匹配，由于与传统的探针馈电结构不同，本发明采用探针在贴片边缘直接馈电，馈电位置固定不变、天线性能稳定可靠，设计和实现更简单。
所述金属辐射贴片是矩形、圆形或其它多边形贴片。
改变所述金属辐射贴片与所述金属反射板之间的平行间距可以带来不同的带宽，平行间距越大、带宽越大，优选地，平行间距设为15mm。
所述金属条带探针的形状为带状、矩形或梯形中的一种，采用不同的金属条带探针可以匹配不同的输入阻抗，优选地，采用长度为13mm、宽度为3mm的矩形条带。
所述金属条带探针的一端以35°～85°倾斜设置在所述金属辐射贴片的侧边中部。优选地，所述金属条带探针的一端以80°倾斜设置在所述金属辐射贴片的侧边中部。
传统的直接馈电的天线探针设置在贴片内部，倾斜设置会影响腔体模式工作，再者受加工方法限制，也只能构建垂直于贴片的探针。本发明提供的探针边馈的微带天线，设计新颖，将金属条带探针设置在金属辐射贴片侧边，并可改变金属条带探针的形状、调节金属条带探针的倾斜角度，做到更大程度的与输入阻抗匹配，工作频带宽、增益高，适用面更广。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种探针边馈的微带天线，具有如下优点：
1、本发明天线的馈电位置固定在金属辐射贴片边缘，克服了传统探针馈电天线对馈电位置特别敏感的缺点，且位置固定、均位于金属辐射贴片边缘，不随金属辐射贴片形状、工作频率的改变而不同；而传统探针直接馈电天线的馈电位置对天线匹配的影响非常敏感，且不同形式和工作频率天线的馈电位置都不相同，均需针对具体情况分别设计。
2、本发明馈电结构调节自由度大，方便天线的匹配，设计灵活。通过改变金属条带探针的形状，如带状、矩形、梯形中的一种；也可对金属条带探针进行不同形式的弯折，即金属条带探针可以以一定的角度倾斜向下。金属条带探针形状、角度的改变都有利于输入匹配的调节，而传统直接馈电的金属条带探针形状单一，且只能垂直于金属辐射贴片向下，形状、方向均不可调。
3、与非接触式探针相比，本发明天线结构牢固可靠，加工制作简单、方便、容差范围大。
附图说明
图1是探针边馈微带天线的三维结构图；
图2是探针边馈微带天线的回波损耗测试结果；
1、金属辐射贴片；2、金属条带探针；3、馈电电缆；4、非金属支撑结构；5、金属反射板。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：如图1所示的探针边馈的微带天线，正方形金属辐射贴片1通过非金属支撑结构4平行架设于金属辐射板5的上方、平行间距为是15mm，在正方形金属辐射贴片1的一个侧边的中心位置，以80°倾斜设有长度为13mm、宽度为3mm的金属条带探针2，金属条带探针2的一端与正方形金属辐射贴片1连接、另一端与馈电电缆3的内导体连接，馈电电缆3的外导体与金属反射板5连接。
通过设置正方形金属辐射贴片1的尺寸和正方形金属辐射贴片1与金属反射板5之间的距离调节天线的谐振频率，金属辐射贴片1的尺寸越大，则工作频率越低；同样条件下，增加介质层（本例介质层为空气）的厚度可以降低天线的Q值而获得更大的工作带宽。调节金属条带探针2的长度和宽度实现与馈电电缆3的匹配。对于垂直设置的金属条带探针2而言其长度由辐射贴片1到金属反射板5的距离决定，对于倾斜设置的金属条带探针2，长度决定于阻抗匹配所需的合适的相位，金属条带探针2的宽度或形状则由金属条带探针2的分布电感、电容决定，这些参数通过电磁仿真设计得到。图2所示为本实施例的回波损耗测试结果，表明该天线在所需的工作频带上（RFID工作频段）具有较好的谐振特性。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1.一种探针边馈的微带天线，其特征在于：包括金属辐射贴片（1）、金属条带探针（2）、馈电电缆（3）、非金属支撑结构（4）和金属反射板（5）；所述金属辐射贴片（1）通过非金属支撑结构（4）固定在金属反射板（5）上，固定后平行于所述金属反射板（5）设置；所述馈电电缆（3）包括内导体和外导体，所述金属辐射贴片（1）的一个侧边设有所述金属条带探针（2），所述金属条带探针（2）的一端与所述金属辐射贴片（1）的侧边中部相连并与金属辐射贴片（1）平面呈35°～85°倾斜设置、另一端与所述馈电电缆（3）内导体电连接，馈电电缆（3）外导体与所述金属反射板（5）连接。
2.根据权利要求1所述探针边馈的微带天线，其特征在于：所述金属辐射贴片（1）是矩形、圆形或其它多边形贴片。
3.根据权利要求1所述探针边馈的微带天线，其特征在于：所述金属辐射贴片（1）与所述金属反射板（5）之间的平行间距为15mm。
4.根据权利要求1所述探针边馈的微带天线，其特征在于：所述金属条带探针（2）的形状为带状、矩形或梯形中的一种。
5.根据权利要求4所述探针边馈的微带天线，其特征在于：所述金属条带探针（2）的长度为13mm，宽度为3mm的矩形条带。
6.根据权利要求1所述探针边馈的微带天线，其特征在于：所述金属条带探针（2）的一端以80°倾斜设置在所述金属辐射贴片（1）的侧边中部。
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