CN105990681B - 一种天线及机载通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线领域，提供了一种天线及机载通信设备，该天线包括接地板、辐射片以及基片，所述辐射片与所述基片贴合连接，所述辐射片与所述接地板间隔设置；所述天线还包括探针，所述探针顶端具有耦合电容帽，所述耦合电容帽与所述辐射片耦合馈电连接，所述探针底端与接地板馈电。本发明通过耦合电容帽加载耦合馈电，且馈电端口采用底部平面接口，无焊接，以保证在恶劣环境下，上下表面形变小，提高了馈电效率、微带天线的辐射效率，增强了系统的可靠性、稳定性。

Description

一种天线及机载通信设备

技术领域

本发明属于天线领域，尤其涉及一种天线及机载通信设备。

背景技术

微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线，其具有小型化、易集成、方向性好等优点，被广泛应用于无线电引信上。常用的一类微带天线是在一个薄介质基片的一面附上金属薄层作为接地板，另一面附上通过光刻腐蚀方法制成的一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成。

目前微带天线的馈电方式一般采用同轴探针焊接的方式对上、下两金属体进行馈电，或者采用缝隙耦合的方式馈电，即在接地板上刻出缝隙，在介质基片的另一面印制出微带线，通过微带线对缝隙耦合馈电。

而上述馈电方式的缺点是，在振动或撞击或高/低温环境下，导致上、下表面形变，进而出现焊点松动或脱落，造成系统稳定性差或不适用于恶劣载体环境。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种天线，旨在解决现有天线在振动、撞击或高/低温环境下，上、下两金属体馈电体的焊点松动、脱落导致天线系统稳定性差的问题。

本发明解决上述问题的方案是，提供一种天线，所述天线包括接地板、辐射片以及基片；所述辐射片与所述基片贴合连接，所述辐射片与所述接地板间隔设置；

所述天线还包括探针，所述探针顶端具有耦合电容帽，所述耦合电容帽与所述辐射片耦合馈电连接，所述探针底端与接地板馈电。

本发明实施例是这样实现的，一种天线，所述天线包括面积不相同的第一辐射片、第二辐射片，第一基片、第二基片，以及接地板；

所述第一辐射片与所述第一基片贴合连接，所述第二辐射片与所述第二基片贴合连接，所述第一辐射片位于所述第二辐射片的顶层且两者之间具有第一间隔，所述第二辐射片与所述接地板之间具有第二间隔；

所述天线还包括第一探针、第二探针，所述第一探针、第二探针均至少穿过一辐射片和一基片，所述第一探针、第二探针的顶端均具有一耦合电容帽，所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间形成耦合馈电，所述第一探针、第二探针的底端与所述接地板馈电。

本发明的天线，所述天线的探针与所述接地板形成馈电端口，所述馈电端口为底部平面接口，且与所述接地板之间无焊接。

本发明的天线，所述第一探针、第二探针均穿过第一辐射片、第二辐射片和第一基片、第二基片，所述第一基片位于所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间，且所述耦合电容帽穿接固定于所述第一基片之上。

本发明的天线，所述第一探针、第二探针均穿过第二辐射片和第二基片，所述第一基片位于所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间，且所述耦合电容帽固定于所述第一基片之下。

本发明的天线，所述第一辐射片的面积小于所述第二辐射片的面积，所述第一辐射片产生高频辐射，所述第二辐射片产生低频辐射。

本发明的天线，所述耦合电容帽为圆形。

本发明的天线，所述第一基片、第二基片为陶瓷、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料。

本发明的天线，所述两探针馈电端口的激励具有90度相位差。

本发明的天线，所述天线还包括一金属屏蔽罩；

所述金属屏蔽罩将所述耦合电容帽以及第一辐射片、第一基片罩扣于所述金属屏蔽罩的内部，以形成封闭的微带结构。

本发明的天线，所述金属屏蔽罩的底部边缘与所述接地板间隔设置。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采用上述天线的机载通信设备。

本发明实施例通过耦合电容帽通过加载耦合的方式实现馈电，并将天线的馈电端口采用底部平面接口，由于该接口无焊接，因此微带天线在振动、撞击或高/低温环境下，上、下表面形变小，不会造成连接松动或脱落，不仅提高馈电效率、微带天线的辐射效率，还提高了系统工作的可靠性、稳定性。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的UHF微带天线的剖面结构图；

图2为本发明第一实施例提供的UHF微带天线的俯视结构图；

图3为本发明第二实施例提供的UHF微带天线的剖面结构图；

图4为本发明第二实施例提供的UHF微带天线的双端口回波损耗曲线图；

图5为本发明第二实施例提供的UHF微带天线的增益曲线图；

图6为本发明第二实施例提供的UHF微带天线的轴比曲线图；

图7为本发明第三实施例提供的UHF微带天线的剖面结构图；

图8为本发明第三实施例提供的UHF微带天线的双端口回波损耗曲线图；

图9为本发明第三实施例提供的UHF微带天线的增益曲线图；

图10为本发明第三实施例提供的UHF微带天线的轴比曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供了一种天线包括接地板、辐射片以及基片，辐射片与基片贴合连接，辐射片与接地板间隔设置；该天线还包括探针，探针顶端具有耦合电容帽，耦合电容帽与辐射片耦合馈电连接，探针底端与接地板馈电。通过耦合电容帽加载耦合馈电，且馈电端口采用底部平面接口，无焊接，以保证在恶劣环境下，上下表面形变小，提高了馈电效率、微带天线的辐射效率，增强了系统的可靠性、稳定性。

以下通过UHF微带天线中的双频圆极化微带天线对本发明进行说明，需要理解的是，其他类型的天线也同样可以采用本发明所提供的馈电方式，该双频圆极化微带天线采用双辐射片层叠结构，以双辐射片实现双频辐射，以双探针正交馈电实现圆极化，以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图1、图2分别示出了本发明第一实施例提供的UHF微带天线的剖面结构和俯视结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该UHF微带天线包括用于发射或接收电磁波信号的第一辐射片11和第二辐射片12，第一辐射片11、第二辐射片12平行设置且面积不相同，针对于本发明第一实施例，第一辐射片11的面积小于第二辐射片12的面积，第一辐射片11产生高频辐射，第二辐射片12产生低频辐射。

该UHF微带天线还包括接地板13以及第一基片101和第二基片102，第一基片101与第一辐射片11面积相同且保持贴合连接，第二基片102与第二辐射片12面积相同且保持贴合连接，第一辐射片11位于第二辐射片12的顶层且两者之间具有第一间隔，第二辐射片12与接地板13之间具有第二间隔。

该UHF微带天线还包括第一探针21、第二探针22，两探针平行设立，且均至少穿过一辐射片和一基片，第一探针21的顶端具有耦合电容帽201，第二探针22的顶端具有耦合电容帽202，且耦合电容帽201和耦合电容帽202分别与第一辐射片之间形成耦合馈电连接，第一探针21、第二探针22的底端与接地板13馈电，在本发明第一实施例中，第一探针21、第二探针22均穿过第一辐射片11、第二辐射片12和第一基片101、第二基片102，第一基片101位于耦合电容帽201、耦合电容帽202与第一辐射片11之间，且耦合电容帽201、耦合电容帽202均穿接固定于第一辐射片11之上。

该UHF微带天线的底部两个探针21、22与底层接地板13间形成两个馈电端口，该馈电端口为底部平面接口，且与接地板13之间无焊接。

作为本发明一实施例，将第一探针201、第二探针202馈电端口的激励以90度相位差激励，从而产生圆极化。

可选地，耦合电容帽可以设计为圆形，第一基片101、第二基片102可以采用陶瓷、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或者F4B复合材料。

本发明实施例利用耦合电容帽通过加载耦合的方式实现馈电，将天线的馈电端口采用底部平面接口，由于该接口无焊接，因此微带天线在振动、撞击或高/低温等恶劣环境下，上、下表面形变小，不会造成连接松动或脱落，不仅提高馈电效率、微带天线的辐射效率，还提高了系统工作的可靠性、稳定性。

图3示出了本发明第二实施例提供的UHF微带天线的剖面结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该UHF微带天线还可以采用下述结构：

第一探针21、第二探针22仅穿过第二辐射片12和第二基片102，第一基片101位于耦合电容帽201、耦合电容帽202与第一辐射片11之间，且耦合电容帽201、耦合电容帽202固定于第一基片101之下。

图4、图5和图6分别示出了上述实施例的双端口回波损耗曲线、增益曲线和轴比曲线，从图4中可以看出，双端口每个端口均形成了双频段谐振，两个端口与天线几何中心连线相互正交，形成正交的线极化，两线极化波产生90°相位延迟，合成为圆极化波辐射。增益曲线和轴比曲线显示天线呈现很好的圆极化和宽角高增益覆盖辐射。

图7示出了本发明第三实施例提供的UHF微带天线的剖面结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该UHF微带天线还可以包括一金属屏蔽罩31；

该金属屏蔽罩31将耦合电容帽201、耦合电容帽202以及第一辐射片11、第一基片101均罩扣于金属屏蔽罩31的内部，从而形成封闭的微带结构。

较优地，该金属屏蔽罩31的底部边缘与接地板13间隔设置。

由于耦合馈电电磁能量发散，单天线使用尚可，而在金属载体安置中极易因周围电磁环境改变产生耦合，从而降低微带天线的电磁性能。

图8、图9和图10分别示出了上述实施例的双端口回波损耗曲线、增益曲线和轴比曲线，从图8中可以看出，双端口每个端口均形成了双频段谐振，两个端口与天线几何中心连线相互正交，形成正交的线极化，两线极化波产生90°相位延迟，合成为圆极化波辐射。从图9的增益曲线中可以看出，在±50°的范围内，本实施例的天线具有良好的增益，实现了大角度范围的信号发送、接收。从图10轴比曲线可以看出，在±50°的范围轴比已十分接近0dB，显示该天线在此角度范围内具有良好的圆极化特性。

本发明实施例通过利用金属屏蔽罩将耦合电容帽以及辐射片罩在金属导体内部，从而形成封闭的微带结构，对上层辐射片馈电，因此电磁能量被包围在金属屏蔽罩内部，进而大大提高了馈电效率，同时降低了耦合馈电对周围环境的耦合。

本发明实施例适用于车载、舰载和机载等微带天线，该圆极化天线同样适用于GPS卫星导航天线等圆极化天线的小型化设计。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采用上述天线的机载通信设备。

本发明实施例利用耦合电容帽通过加载耦合的方式实现馈电，将天线的馈电端口采用底部平面接口，由于该接口无焊接，因此微带天线在振动、撞击或高/低温等恶劣环境下，上、下表面形变小，不会造成连接松动或脱落，不仅提高馈电效率、微带天线的辐射效率，还提高了系统工作的可靠性、稳定性，并且还通过利用金属屏蔽罩将耦合电容帽以及辐射片罩在金属导体内部，从而形成封闭的微带结构，对上层辐射片馈电，因此电磁能量被包围在金属屏蔽罩内部，进而大大提高了馈电效率，同时降低了耦合馈电对周围环境的耦合。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种天线，其特征在于，所述天线为双频圆极化微带天线，所述天线包括面积不相同的第一辐射片、第二辐射片，第一基片、第二基片，以及接地板；

所述第一辐射片与所述第一基片面积相同且贴合连接，所述第二辐射片与所述第二基片面积相同且贴合连接，所述第一辐射片位于所述第二辐射片的顶层且两者之间具有第一间隔，所述第二辐射片与所述接地板之间具有第二间隔，所述第二基片与所述接地板之间具有间隙；

所述天线还包括第一探针、第二探针，所述第一探针、第二探针均至少穿过一辐射片和一基片，所述第一探针、第二探针的顶端均具有一耦合电容帽，所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间形成耦合馈电连接，所述第一探针、第二探针的底端与所述接地板馈电；

所述天线的所述第一探针、所述第二探针与所述接地板形成两个馈电端口，每个所述馈电端口均为底部平面接口，且与所述接地板之间无焊接，所述第一探针、所述第二探针的馈电端口的激励以90°相位差激励，从而产生圆极化；

两个所述馈电端口与天线几何中心连线相互正交，形成正交的线极化，两线极化波产生90°相位延迟，合成为圆极化波辐射；

所述第一辐射片的面积小于所述第二辐射片的面积，所述第一辐射片产生高频辐射，所述第二辐射片产生低频辐射；

金属屏蔽罩将所述耦合电容帽以及第一辐射片、第一基片罩扣于所述金属屏蔽罩的内部，以形成封闭的微带结构；

所述金属屏蔽罩的底部边缘与所述接地板间隔设置。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一探针、第二探针均穿过第一辐射片、第二辐射片和第一基片、第二基片，所述第一基片位于所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间，且所述耦合电容帽穿接固定于所述第一基片之上。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一探针、第二探针均穿过第二辐射片和第二基片，所述第一基片位于所述耦合电容帽与所述第一辐射片之间，且所述耦合电容帽固定于所述第一基片之下。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述耦合电容帽为圆形。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一基片、第二基片为陶瓷、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料。

6.一种机载通信设备，其特征在于，所述机载通信设备包括如权利要求1至5任一项所述的天线。