CN104752839A - 一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，解决了现有技术中微波天线尺寸较大、适用范围窄；相对带宽较窄；增益低，辐射面积窄；功率容量小；极化纯度低；加工成本及加工工艺要求高等问题。该高增益宽带耦合缝翼型微带天线包括由介质基板构成的天线结构架（1），固定在所述天线结构架（1）上的天线电路板（2）和天线引向板（3），以及与所述天线电路板（2）连接并用于连接其他电路使所述高增益宽带耦合缝翼型微带天线与其他电路集成为一体的天线射频接头（4）。本发明以天线结构架为中心，将天线电路板、天线引向板、射频接头通过螺丝和塑料柱固定在结构架之上，使之成为一个整体，其体积小、增益高，辐射面积更广、加工成本低。

Description

一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线

技术领域

本发明涉及一种微带天线，具体的说，是涉及一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线。

背景技术

微带天线（microstrip antenna），是在有金属接地板的介质基片上沉积或贴附所需形状金属条、片构成的微波天线。微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线(光刻、腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片)。它采用微带线或同轴线等馈电，在导体贴片与接地板之间激励 起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。因此，微带天线可以看成是一种缝隙天线。由于介质基片的厚度往往远小于波长，故它实现了一维小型化，属于电小天线。随着无线电技术的发展，微带天线在各个领域得到越来越广泛的应用（无线通讯技术，包括手机、蓝牙（BlueTooth）、无线局域网（WLAN）等终端；小型化卫星通讯；多普勒及其它制式雷达；无线电测高仪；指挥和控制系统；导弹遥测；无线电引信；环境检测仪表和遥感；复杂天线中的馈电单元；GPS卫星导航接收机；生物医学辐射器等）。现有技术中，微波天线主要存在以下缺陷：（1）天线尺寸较大、适用范围窄；（2）相对带宽较窄；（3）增益低，辐射面积窄；（4）功率容量小；（5）极化纯度低；（6）加工成本及加工工艺要求高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便的储煤仓漏斗模板。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，包括由介质基板构成的天线结构架，固定在所述天线结构架上的天线电路板和天线引向板，以及与所述天线电路板连接并用于连接其他电路使所述高增益宽带耦合缝翼型微带天线与其他电路集成为一体的天线射频接头。

具体的说，所述天线电路板包括馈电网络和耦合缝。

优选的，所述天线电路板通过塑料螺丝固定在所述天线结构架上。

具体的说，所述天线引向板由“V”字型部和分别设置于“V”字型部开口端两侧的翼板组成，其中，所述翼板与所述天线结构架平行。

优选的，在所述天线引向板的翼板与所述天线结构架之间设置有塑料柱，所述天线引向板通过塑料柱固定在所述天线结构架上。

优选的，所述天线引向板“V”字型部的V字尖部位于所述天线结构架的中心线上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明以天线结构架为中心，将天线电路板、天线引向板、射频接头通过螺丝和塑料柱固定在结构架之上，使之成为一个整体；其体积上做到小型化，适用范围更广，相对带宽很宽，包含了国内3G和4G的主要频段；本发明增益高，辐射面积更广；加工工艺要求低，加工成本低；且自带射频接头，能和有源器件、电路集成为统一的组件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中天线模型仿真驻波比图。

图3为本发明中天线模型仿真S参数图。

图4为本发明中天线模型仿真增益图。

图5为本发明中天线模型辐射方向图。

图6为本发明中天线模型仿真史密斯圆图。

图7为本发明中天线模型仿真3D远场增益方向图。

图8为本发明中天线结构架的结构示意图。

图9为本发明中天线电路板的结构示意图。

图10为本发明中天线引向板的结构示意图。

附图中标记对应的名称：1-天线结构架，2-天线电路板，3-天线引向板，4-天线射频接头，5-塑料柱。

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，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1、8、9、10所示，本实施例提供了一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其以天线结构架1为中心，将天线电路板2、天线引向板3、天线射频接头4固定天线在结构架之上，使之成为一个整体，极大地将天线体积小型化。

具体的说，天线电路板2通过塑料螺丝固定在天线结构架1上，天线电路板2包括馈电网络和耦合缝，其为天线的主要电路部分。

天线结构架为正方形结构，其由介质基板构成，天线结构架的长宽均为110mm，在其四周开设有安装孔，用于天线电路板、天线引向板的安装。进一步的，在天线结构架的背面还设置于接地金属层。

天线引向板3由“V”字型部和分别设置于“V”字型部开口端两侧的翼板组成，其中，翼板与天线结构架1平行。天线引向板的横向宽度（左侧翼板左端至右侧翼板右端）为57mm，高度为25.5mm，且天线引向板“V”字型部的V字尖部位于天线结构架的中心线上。天线引向板3通过塑料柱5固定在天线结构架1上，即在天线引向板3的翼板与天线结构架1之间设置有塑料柱5，塑料柱分别与天线引向板3的翼板和天线结构架固定连接，以实现二者之间的固定。

测试例

一、天线驻波比

如图2所示，国家移动通信天线通用技术规范规定在工作频率范围内，天线端口的电压驻波比一般不大于1.5，本发明在频带1.7G~2.2G内驻波比为1.0~1.5，完全符合国家标准。

二、天线S参数

如图3所示，天线S参数表示其回波损耗，即有多少能量被反射回源端，这个值越小越好，一般天线回波损耗应小于-15dB。本发明在工作频段范围内回波损耗小于-15dB，反射回源端的能量很少，绝大部分能量传输到了目的端，传输效率很高。

三、天线增益

如图4所示，增益是在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。本发明在频带1.7G~2.2G内总增益为8.9~9.6dB，与传统微波天线相比具有高增益、高稳定性。

四、天线方向性

如图5所示，本发明线在空间特定方向上能更有效地发射或接受电磁波，天线大部分能量集中在天线主瓣之上，具有高效性；天线的前后比值较高，后瓣越区覆盖的可能性较小，更加提高了通信过程的有效性、精准性。

五、天线史密斯圆图

如图6所示，史密斯圆图是反射系散平面上归一化阻抗等值圆族，史密斯圆图中值越靠近1负载和特性阻抗匹配越好；等值圆值为1表负载与特性阻抗相匹配，等值圆值为0表负载短路，等值圆值为一个点时负载开路，此时所有入射波都反射回源端。本发明史密斯圆图都在值为1的等值圆附近，负载与特性阻抗匹配度很高。

六、3D远场增益方向图

如图7所示，3D远场增益方向图可以直观反应天线在空间之中各个辐射方向的最大增益值，比平面方向图更为直观、形象，本发明主瓣集中了绝大部分能量，旁瓣的能量非常少，可减少旁瓣越区覆盖的概率，保证了通信过程的有效性、精准性。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，包括由介质基板构成的天线结构架（1），固定在所述天线结构架（1）上的天线电路板（2）和天线引向板（3），以及与所述天线电路板（2）连接并用于连接其他电路使所述高增益宽带耦合缝翼型微带天线与其他电路集成为一体的天线射频接头（4）。

2.根据权利要求1所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，所述天线电路板（2）包括馈电网络和耦合缝。

3.根据权利要求2所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，所述天线电路板（2）通过塑料螺丝固定在所述天线结构架（1）上。

4.根据权利要求1所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，所述天线引向板（3）由“V”字型部和分别设置于“V”字型部开口端两侧的翼板组成，其中，所述翼板与所述天线结构架（1）平行。

5.根据权利要求4所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，在所述天线引向板（3）的翼板与所述天线结构架（1）之间设置有塑料柱（5），所述天线引向板（3）通过塑料柱（5）固定在所述天线结构架（1）上。

6.根据权利要求5所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，所述天线引向板“V”字型部的V字尖部位于所述天线结构架的中心线上。