CN104300214A - 双馈点圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
双馈点圆极化微带天线，其特征在于，由上至下依次包括：金属贴片、介质基板、接地板、pcb基板和混合电桥馈电单元；所述部件以层压粘贴的方式集中为一体；其中，所述金属贴片和所述接地板分别置于所述的介质基板的上、下表面；所述混合电桥馈电单元包括混合电桥馈电芯片、馈电探针和接地电路及孤立端口电路，均置于所述pcb基板的下表面；混合电桥馈电芯片的两个输出端口分别连接两个馈电探针穿过pcb基板与介质基板，并与介质基板上表面的金属贴片相连接。两个馈电探针所在位置使辐射波形在保留φ=0°的同时产生φ=90°的相位偏移。本发明不仅很好地实现了圆极化辐射，同时全向范围内具有较高的频宽，且天线体积小，剖面低，重量轻，结构简单，易于共形。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别天线领域，特别是一种采用复合材料介质基板介质的双馈点圆极化天线。
背景技术
随着射频识别技术的发展和行业的需要，单一极化方式已难满足要求，圆极化 天线的应用就显得十分重要，因为使用圆极化天线可以减少不同标签相位下的信号漏失情况。另外在很多实际应用中要求天线具有重量轻、体积小、可共形、且成本低的特点，圆极化微带贴片天线就是能满足这些要求的较为理想的天线。
目前，采用单贴片天线来实现圆极化辐射主要有两种方法 :单馈点法和多馈点法。单馈点法通过在辐射贴片上开槽，挖角等技术，并调整微带天线的实际尺寸，激励起两个极化正交的简并模，从而实现圆极化辐射，不需要任何移相网络和功率分配器。但是由于它的轴比阻抗带宽太窄，大大限制了其应用范围。多馈点法可以利用两个馈电点来激励起一对极化正交的简并模，并由馈电网络保证两模的幅度相等，相位相差 90°，从而获得圆极化场，并且具有较宽的阻抗匹配带宽。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的单贴片单馈点圆极化天线技术所存在的问题，提供一种采用介质基板材质的双馈点圆极化贴片天线，具有结构简单、尺寸小、成本低，并且在全向宽角度范围内具有良好轴比和驻波比的特点。
本发明的技术解决方案如下 :
双馈点圆极化微带天线，其特征在于，由上至下依次包括：金属贴片、介质基板、接地板、pcb基板和混合电桥馈电单元，所述部件以层压粘贴的方式集中为一体，其中，所述金属贴片置于所述的介质基板的上表面，并且尺寸小于介质基板尺寸，所述接地板置于介质基板的下表面，并且尺寸与介质基板相同，所述的混合电桥馈电单元置于所述的pcb基板的下表面，其中包括混合电桥馈电芯片、馈电探针和接地电路及孤立端口电路，射频信号输入馈线的内导体与所述的混合电桥馈电芯片的输入端口连接，混合电桥馈电芯片的两个输出端口分别连接两个馈电探针穿过所述pcb基板与介质基板，并与介质基板上表面的金属贴片相连接，两个馈电探针所在位置使辐射波形在保留φ=0°的同时产生φ=90°的相位偏移。
优选的，所述介质基板单元为玻纤织布、陶瓷填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料板，介电常数在2.2-10.6之间，所述介质基板介电常数、尺寸、厚度根据频率、频宽、增益需要经过仿真设计而确定。
优选的，所述金属贴片为矩形，金属贴片尺寸根据应用需要经过仿真设计而确定。
优选的，所述接地板为一块贴片或光刻腐蚀制成的金属板，表面设有两个开槽，大于圆形探针直径，以便于两个馈电探针贯穿至金属贴片的槽位。
优选的，所述pcb基板单元为常见印刷电路板材料，用于起到对混合电桥馈电单元和介质基板的固定、保护及隔离作用。
优选的，所述混合电桥馈电芯片是一枚表面贴装的3dB 90°混合电桥芯片，在所述pcb基板上安装位置为φ=45°，以便于通过馈电探针帮助产生波形相位偏移。
优选的，所述天线主要应用于无线射频识别领域(RFID)，尤其适合超高频840-845MHz及920-925MHz频段。
与现有圆极化天线技术相比，本发明具有双点馈电圆极化层叠型微带贴片天线的具有的阻抗匹配带宽较宽，轴比阻抗带宽较宽的优点，大大改善了圆极化天线在全向范围内的轴比宽度和谐振频段宽度，具有结构简单、体积小、剖面低、重量轻、易于共形等特点。
附图说明
图1是本发明的双馈点圆极化微带天线的正面和分层结构示意图。
文中数字和字母所表示的相应部件名称：
10 金属贴片
20 介质基板
30 接地板
40 pcb基板
50 混合电桥馈电芯片 60 馈电探针
70 接地电路和孤立端口电路。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
如图1所示，双馈点圆极化微带天线，由上至下依次包括: 金属贴片10、介质基板20、接地板30、pcb基板40和混合电桥馈电单元（包含混合电桥馈电芯片50、馈电探针60、接地电路和孤立端口电路70）。
金属贴片10位于介质基板20的上表面，通常采用贴片或光刻腐蚀制作，并且金属贴片10尺寸略小于介质基板20的尺寸；金属贴片10的形状通常为矩形，包括正方形和长方形，同时也可为圆形或椭圆形。当为正方形或矩形时，单边长度L约为半个波长。此处波长λ是指天线工作时辐射于自由空间中的电磁波的波长。
接地板30位于介质基板20的下表面，即金属贴片10所在面的相反面，通常采用贴片或光刻腐蚀制作，并且尺寸与介质基板20相同；接地板30的形状通常为矩形，包括正方形和长方形。
介质基板20的厚度、介电常数与大小尺寸根据天线性能参数需要而确定，以期达到最佳谐振效果。介质基板20的作用是将金属贴片10和介质基板20分开，形成一个上下为电壁，四周为磁壁的空腔谐振器。
pcb基板40与介质基板20通过接地板30隔开，并且金属贴片10、介质基板20、接地板30层压形成的综合体粘贴在pcb基板的上表面。
混合电桥馈电单元置于所述的pcb基板40的下表面，即介质基板20所在面的相反面，其中包括：混合电桥馈电芯片50、馈电探针60、接地电路和孤立端口电路70， 分别焊接在pcb板40的下表面上。混合电桥馈电芯片50的两个输出端口分别与两个馈电探针焊接在一起。混合电桥芯片50的摆放位置呈φ=45°，以便于通过馈电探针产生相位偏移；同时两个馈电探针穿过pcb基板40、接地板30、介质基板20，与金属贴片10相连并焊接，形成馈电。馈电探针60的所在位置也与混合电桥芯片50的摆放位置类似，从而帮助形成辐射波形90°的相位偏移。
射频馈电信号线的内导体与混合电桥馈电芯片50的输入端口连接，接地电路和孤立端口电路70与电桥馈电芯片50的孤立接口相连。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.双馈点圆极化微带天线，其特征在于，由上至下依次包括：金属贴片、介质基板、接地板、pcb基板和混合电桥馈电单元，所述部件以层压粘贴的方式集中为一体，其中，所述金属贴片置于所述的介质基板的上表面，并且尺寸小于介质基板尺寸，所述接地板置于介质基板的下表面，并且尺寸与介质基板相同，所述的混合电桥馈电单元置于所述的pcb基板的下表面，其中包括混合电桥馈电芯片、馈电探针和接地电路及孤立端口电路，射频信号输入馈线的内导体与所述的混合电桥馈电芯片的输入端口连接，混合电桥馈电芯片的两个输出端口分别连接两个馈电探针穿过所述pcb基板与介质基板，并与介质基板上表面的金属贴片相连接，两个馈电探针所在位置使辐射波形在保留φ=0°的同时产生φ=90°的相位偏移。
2.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述介质基板单元为玻纤织布、陶瓷填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料板，介电常数在2.2-10.6之间，所述介质基板介电常数、尺寸、厚度根据频率、频宽、增益需要经过仿真设计而确定。
3.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述金属贴片为矩形，金属贴片尺寸根据应用需要经过仿真设计而确定。
4.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述接地板为一块贴片或光刻腐蚀制成的金属板，表面设有两个开槽，大于圆形探针直径，以便于两个馈电探针贯穿至金属贴片的槽位。
5.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述pcb基板单元为常见印刷电路板材料，用于起到对混合电桥馈电单元和介质基板的固定、保护及隔离作用。
6.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述混合电桥馈电芯片是一枚表面贴装的3dB 90°混合电桥芯片，在所述pcb基板上安装位置为φ=45°，以便于通过馈电探针帮助产生波形相位偏移。
7.根据权利要求1所述的双馈点圆极化微带天线，其特征在于，所述天线主要应用于无线射频识别领域(RFID)，尤其适合超高频840-845MHz及920-925MHz频段。
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