CN104934713A

CN104934713A - 一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线

Info

Publication number: CN104934713A
Application number: CN201510376680.1A
Authority: CN
Inventors: 董飞彪; 李松; 陈萄; 雷杰; 郭晓宏; 王国光
Original assignee: SICHUAN TAOGUANG COMMUNICATION CO Ltd
Current assignee: SICHUAN TAOGUANG COMMUNICATION CO Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2015-09-23
Also published as: CN104752839A

Abstract

本发明公开了一种高增益宽带翼形微带天线，解决了现有技术中微带天线尺寸较大；相对带宽较窄，增益低；加工成本及加工工艺要求高等问题。该高增益宽带翼形微带天线包括天线结构架（1），固定在所述天线结构架（1）内的天线电路板（2）和天线翼形微带贴片（3），以及与所述天线电路板（2）连接并用于连接其他电路的天线射频接头（4）。本发明以天线结构架为中心，将天线电路板、天线翼形微带贴片、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、带宽宽、增益高、加工成本。

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、实现方便的缝隙耦合馈电的翼形微带天线。

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且具有微带馈线的天线电路板和翼形微带贴片，以及与所述天线电路板下表面的微带馈线一端连接的天线射频接头。

进一步的，所述天线电路板包括微带馈线和H形耦合缝。

进一步的，所述H形耦合缝的缝长分别为ls1=41mm和ls2=30mm，其宽度均为1mm；所述微带馈线长度lf = 80.2mm。

进一步的，所述天线电路板通过塑料螺丝固定在所述天线结构架上。

进一步的，所述翼形微带贴片由“V”字型部和分别设置于“V”字型部开口端两侧的水平翼板组成，其中，所述翼板与所述天线结构架平行。

进一步的，所述翼形微带贴片中“V”字型部的尖部位于天线结构架的中心线上，距离H形耦合缝高度为h=3mm。

进一步的，所述翼形微带贴片中“V”字型部的边长为36mm，水平翼板边长ld=21mm，微带贴片总长度为114mm。

进一步的，在所述翼形微带贴片的翼板与所述天线结构架之间设置有塑料支撑柱，所述翼形微带贴片通过塑料支撑柱固定在所述天线结构架上。

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，V形贴片水平方向折叠形成低剖面的翼形贴片，将天线电路板、翼形微带贴片、射频接头通过塑料支撑柱和螺丝固定在结构架上，使之成为一个整体；其体积上做到小型化，适用范围更广，相对带宽较宽，可以覆盖国内FDD-LTE、WCDMA通信系统的通信频段；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S参数图。

图3为本发明中天线模型在1.8GHz辐射方向图。

图4为本发明中天线模型在1.9GHz辐射方向图。

图5为本发明中天线模型在2GHz辐射方向图。

图6为本发明中天线羽翼形微带贴片的结构示意图。

图7为本发明中天线电路板的结构示意图。

图8为本发明中天线结构架的结构示意图。

图9为图1侧视图。

附图中标记对应的名称：1-天线结构架，2-天线电路板，3-翼形微带贴片，4-天线射频接头，5-塑料支撑柱，6-H形耦合缝。

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、6、7、8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、翼形微带贴片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，实现了天线体积小型化。

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，其长宽均为lg =110mm，约为0.72λ₀(λ₀中心频率波长)。在其四周开设有安装孔，用于天线电路板、翼形微带贴片的固定。

翼形微带贴片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。翼形微带贴片的横向宽度（左侧翼板左端至右侧翼板右端）为w=57mm，约为0.37λ₀，其中，λ₀为中心频率波长，V字形微带贴片的边长lv=36mm，水平翼板边长ld=21mm，微带贴片总长度为2*lv+2*ld= 114mm，约为0.74λ₀。翼形微带贴片的V字形部的V字尖部位于天线结构架的中心线上，距离H形耦合缝高度为h=3mm，天线H形耦合缝缝长分别为ls1=41mm和ls2=30mm，宽度为1mm。天线采用微带-缝馈电结构，电路板2下表面微带馈线长度lf = 80.2mm，翼形微带贴片3通过塑料支撑柱5固定在天线结构架1上，即在翼形微带贴片3的翼板与天线结构架1之间设置有塑料支撑柱5，塑料支撑柱分别与翼形微带贴片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S参数

如图3所示，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。

二、天线辐射方向图

如图3~图5所示，本实施例采用翼形微带贴片作为主辐射体，馈电结构为微带-缝耦合，天线带宽可完全覆盖1.7G~2.2GHz，真正意义上实现微带天线的宽带化，在频带内天线最大增益为8.9~9.6dBi，与传统微带天线相比具有高增益优点。V形贴片水平方向折叠形成低剖面的翼形贴片，体积上可实现小型化，十分适合用作移动基站天线。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述翼形微带天线结构设计前提下，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

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）上且具有微带馈线的天线电路板（2）和翼形微带贴片（3），以及与所述天线电路板（2）下表面的微带馈线一端连接的天线射频接头（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）包括微带馈线和H形耦合缝（6）。

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H形耦合缝（6）的缝长分别为ls1=41mm和ls2=30mm，其宽度均为1mm；所述微带馈线长度lf = 80.2mm。

4.根据权利要求3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。

5.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，所述翼形微带贴片（3）由“V”字型部和分别设置于“V”字型部开口端两侧的水平翼板组成，其中，所述翼板与所述天线结构架（1）平行。

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，所述翼形微带贴片（3）中“V”字型部的尖部位于天线结构架的中心线上，距离H形耦合缝高度为h=3mm。

7.根据权利要求6所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，所述翼形微带贴片（3）中“V”字型部的边长为36mm，水平翼板边长ld=21mm，微带贴片总长度为114mm。

8.根据权利要求7所述的一种高增益宽带耦合缝翼型微带天线，其特征在于，在所述翼形微带贴片（3）的翼板与所述天线结构架（1）之间设置有塑料支撑柱（5），所述翼形微带贴片（3）通过塑料支撑柱（5）固定在所述天线结构架（1）上。