CN104485522A - 一种双极化缝隙耦合天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极化缝隙耦合天线，包括馈电网络和辐射贴片，馈电网络包括基板，基板下表面全部覆铜，称为第一覆铜区域，基板上表面包括第二覆铜区域和两个相互独立且结构相同的矩形区域，每个矩形区域包括上边、底边和两个侧边，上边上和两个侧边上设置有均匀排列的沉铜过孔，所有的沉铜过孔围起来的区域内设置有缝隙区域和馈电端，缝隙区域靠近基板的中心，缝隙区域位于辐射贴片在基板上的正投影区域内，馈电端靠近底边，矩形区域内馈电端以下部分为空白区域，其优点为：馈电网络的背部全部为接地面金属，馈电微带线在馈电网络的上表面，因此馈电网络不会向其背面辐射，不会影响前后比，也不会受天线安装环境的影响。

Description

一种双极化缝隙耦合天线

技术领域

本发明涉及一种应用于无线通信的双极化天线，特别涉及一种能够实现极化分集，且收发一体的双极化缝隙耦合天线。

背景技术

当前的通信系统都是双工工作，既能够发射信号，也能够接收信号，为了实现双工工作，过去都是应用两个天线，一个负责接收电磁波，另一个负责接收电磁波，这样一来两根天线不仅成本比较高昂，而且体积也相对比较大，面对现如今小型化通信系统两根天线收发已经不太适用。为了解决双天线问题，当前都是应用双极化天线方案。双极化天线两端口只有良好的隔离度就可以收发一体化，两端口一个接收电磁波信号能量一个发射电磁波信号能量互不影响，这样不仅节省了成本也符合现如今小型化的特点。另外让双极化天线工作在一个频率上，由于两馈电口激励的正交的极化波，在通信上我们可以讲是两端口的信号互不干扰，同时还能让通信系统的容量加倍从而达到频分复用的作用。而且由于双极化贴片天线能激励正交的极化波，因此可以用两种正交的形式分别携带两种不同的信号，从而达到极化分集的效果，不仅可以有效减小多径效应对通信系统产生的衰落，还能有效的提高整个通信系统的性能。

双极化天线为了能够更好的满足通信系统的要求，两个馈电端口的隔离度必须要高，双极化天线的隔离度已经成为天线设计的难点和重点。为了实现高的隔离度，国内外公司和研究机构进行了持续的研究和创新，总结起来，立体偶极子天线结构应用最多，但由于剖面过高，在一些小型设备里面难以应用，另外一种研究和应用最多的结构属于缝隙耦合微带天线。缝隙耦合双极化天线结构为PCB板底部垂直放置微带线，微带线的一端开路，另一端输入信号，PCB板上部全部覆铜，但在微带线开路端上部开缝隙，缝隙上部一定距离处放置金属片用于辐射，优点是带宽宽、隔离度高、低剖面等，但也存在如下几个缺点。

其具体缺点：1)馈电线在接地面的背面，容易向天线的背面辐射，降低天线增益，且降低前后比，增加通信系统的干扰；

2)背面的馈电网络和缝隙容易受到天线背面物体的影响，降低隔离度；

3)馈电网络和缝隙在介质内部激起的表面波容易互相干扰，降低隔离度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种减少影响前后比、提高隔离度、避免PCB板内部环境干扰的双极化缝隙耦合天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于包括馈电网络和辐射贴片，辐射贴片位于馈电网络的上部，所述的馈电网络包括基板，所述的基板下表面全部覆铜，称为第一覆铜区域，所述的基板上表面包括第二覆铜区域和两个相互独立且结构相同的矩形区域，每个矩形区域包括上边、底边和两个侧边，上边上和两个侧边上设置有均匀排列的沉铜过孔，所有的沉铜过孔围起来的区域内设置有缝隙区域和馈电端，缝隙区域靠近基板的中心，缝隙区域位于辐射贴片在基板上的正投影区域内，馈电端靠近底边，矩形区域内馈电端以下部分为空白区域。

所述的两个矩形区域相邻设置在基板上表面。

馈电端包括微带线和微带渐近线，微带渐近线位于微带线的两侧，微带线为设置在基板上的长方形覆铜带，微带渐近线一端连接于微带线的末端，微带渐近线另一端截止于侧边上其中一个沉铜过孔的边缘。

辐射贴片为金属片或其中一面覆铜的PCB板。

所述的沉铜过孔为内部具有通孔的铜质圆柱，所述的铜质圆柱的下端与第一覆铜区域连接，所述的铜质圆柱的上端与第二覆铜区域连接。

馈电网络与辐射贴片相距0.01mm～10cm。

所述的微带渐进线呈倾斜状，微带渐近线由微带线的末端向馈电网络的中心方向倾斜。基板为PCB基板。

所述的空白区域由底边、微带线、微带渐近线和两个侧边围成。

与现有技术相比，本发明的优点体现在以下几个方面：1、馈电网络的背部全部为接地面金属，馈电微带线在馈电网络的上表面，因此馈电网络不会向其背面辐射，不会影响前后比，也不会受天线安装环境的影响；2、缝隙区域下部为闭合的波导腔，不论是谐振缝还是非谐振缝都不会向天线背面辐射电磁波，不会降低增益、前后比和隔离度；3、双极化天线的每一路信号都束缚在单独的基片集成波导中，在馈电网络的PCB板内部不会产生干扰，能够增加隔离度。

附图说明

图1为本发明的侧面示意图；

图2为本发明的馈电网络的正面图；

图3为本发明的辐射贴片的正面图；

图4为本发明的空白区域的示意图；

图5为本发明的俯视图；

图6为本发明的馈电网络的背面示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种双极化缝隙耦合天线，包括馈电网络1和辐射贴片2，辐射贴片2位于馈电网络1的上部，馈电网络1包括基板，基板下表面全部覆铜，称为第一覆铜区域31，基板上表面包括第二覆铜区域4和两个相互独立且结构相同的矩形区域5，每个矩形区域5包括上边51、底边52和两个侧边53，上边51上和两个侧边53上设置有均匀排列的沉铜过孔6，所有的沉铜过孔6围起来的区域内设置有缝隙区域7和馈电端8，缝隙区域靠近基板的中心，缝隙区域7位于辐射贴片2在基板上的正投影区域内，馈电端8靠近底边52，矩形区域5内馈电端8以下部分为空白区域9。基板的上表面除了空白区域9、缝隙区域7和沉铜过孔6外，PCB基板上的其他区域都覆铜。

两个矩形区域5相邻设置在基板上表面。

馈电端8包括微带线10和微带渐近线11，微带渐近线11位于微带线10的两侧，微带线10为设置在基板上的长方形覆铜带，微带渐近线11一端连接于微带线10的末端，微带渐近线11另一端截止于侧边上其中一个沉铜过孔6的边缘。

辐射贴片2为金属片或其中一面覆铜的PCB板。覆铜面可以位于该PCB板的上面，也可以是PCB板的下面。

沉铜过孔6为内部具有通孔的铜质圆柱，铜质圆柱的下端与第一覆铜区域31连接，铜质圆柱的上端与第二覆铜区域4连接。

馈电网络1与辐射贴片2相距0.01mm～10cm。

微带渐进线11呈倾斜状，微带渐近线11由微带线10的末端向馈电网络1的中心方向倾斜。空白区域9由底边52、微带线10、微带渐近线11和两个侧边53围成。

基板为PCB基板。

Claims (9)

1.一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于包括馈电网络和辐射贴片，辐射贴片位于馈电网络的上部，所述的馈电网络包括基板，所述的基板下表面全部覆铜，称为第一覆铜区域，所述的基板上表面包括第二覆铜区域和两个相互独立且结构相同的矩形区域，每个矩形区域包括上边、底边和两个侧边，上边上和两个侧边上设置有均匀排列的沉铜过孔，所有的沉铜过孔围起来的区域内设置有缝隙区域和馈电端，缝隙区域靠近基板的中心，缝隙区域位于辐射贴片在基板上的正投影区域内，馈电端靠近底边，矩形区域内馈电端以下部分为空白区域。

2.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于所述的两个矩形区域相邻设置在基板上表面。

3.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于馈电端包括微带线和微带渐近线，微带渐近线位于微带线的两侧，微带线为设置在基板上的长方形覆铜带，微带渐近线一端连接于微带线的末端，微带渐近线另一端截止于侧边上其中一个沉铜过孔的边缘。

4.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于辐射贴片为金属片或其中一面覆铜的PCB板。

5.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于所述的沉铜过孔为内部具有通孔的铜质圆柱，所述的铜质圆柱的下端与第一覆铜区域连接，所述的铜质圆柱的上端与第二覆铜区域连接。

6.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于馈电网络与辐射贴片相距0.01mm～10cm。

7.根据权利要求3所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于所述的微带渐进线呈倾斜状，微带渐近线由微带线的末端向馈电网络的中心方向倾斜。

8.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于基板为PCB基板。

9.根据权利要求1所述的一种双极化缝隙耦合天线，其特征在于所述的空白区域由底边、微带线、微带渐近线和两个侧边围成。