CN106887682B - 一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片，该微带贴片为厚度为δ的金属薄片，该金属薄片是由四个圆弧角连接两组对边的结构，四个圆弧角的半径均为R、中心角均为β，每个圆弧角与相邻的两条边均相切；所述两组对边中至少有一组对边为弯曲辐射边。本发明的圆弧角和弯曲辐射边微带贴片能改善边缘电场的不连续性，增加贴片电流的差异性，从而具有展宽贴片工作带宽的能力，所发明微带贴片作为一种基本的贴片结构不仅可单独使用使微带贴片天线获得更大的带宽，也可和其它展宽带宽的措施相结合使用，使其带宽得到进一步的展宽，且保持了传统微带贴片天线的优异性能，因而具有广泛的通用性和灵活性。

Description

一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片

技术领域

本发明涉及一种具有圆弧角和弯曲辐射边形状的基本辐射贴片，以其作为微带天线的基本辐射贴片，可以展宽传统直角矩形贴片微带天线的带宽，属于微波天线技术领域。

背景技术

微带天线由于具有结构简单、体积小、重量轻、剖面薄、易于制造与集成等优点在通信和雷达系统中一直被广泛应用。然而，传统的矩形微带贴片(直角直边的矩形贴片)构成的微带天线具有工作频带窄的缺点，通常其工作带宽只有百分之几。这严重限制了其广泛应用。因此，展宽微带贴片天线带宽的技术一直受到了广泛研究。近年来，人们对低剖面、低成本宽带微带贴片天线的需求明显增大，相关的研究也成为业内关注的焦点和研究的重点。多层贴片、附加寄生贴片、贴片上开不同形状的槽/缝等是展宽微带贴片天线工作带宽的一些主要方法。所有这些方法各有优缺点，例如，在不同程度地展宽了工作带宽的同时，或多或少地使天线的其它方面如剖面高度、天线尺寸、设计制造复杂度以及制造成本等性能有所下降。因此，需要一种能够展宽带宽的具有广泛适用性的基本贴片结构。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有展宽工作频带效果并具有广泛适用性的基本贴片结构，该基本贴片结构能够在展宽微带贴片天线带宽的同时，不对贴片天线的其它性能造成不利的影响；本发明的微带贴片是一种带有圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片，可以作为一种基本的贴片结构，不仅可单独使用，使微带贴片天线的带宽得到扩展，还可与其它多种展宽贴片天线带宽的措施相结合，使微带贴片天线的带宽在采用其它措施展宽的基础上得到进一步的扩展。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片，该微带贴片为厚度为δ的金属薄片，该金属薄片是由四个圆弧角连接两组对边的结构，四个圆弧角的半径均为R、中心角均为β，每个圆弧角与相邻的两条边均相切；所述两组对边中至少有一组对边设置为弯曲辐射边，所述弯曲辐射边为内凹边；若两组对边中仅有一组对边为弯曲辐射边，则另一组对边为非辐射边，所述非辐射边为直线边。

本发明对传统矩形贴片的形状进行了改善，将传统矩形贴片的四个直角拐角改为四个圆弧形拐角，辐射边采用向内弯曲的曲边。本发明与传统矩形贴片相比，具有展宽贴片天线带宽的作用，圆弧角消除了边缘电场的不连续性，并使电流沿圆弧角弯曲，且增加了非辐射边的等效长度，弯曲辐射边进一步增加了电流路径的差异性，所有这些措施，降低了微带贴片天线等效电路的电容，增加了电感；圆弧角和内弯曲的辐射边结合，使本发明的贴片比传统矩形贴片获得了更大的带宽。本发明的贴片也可代替传统的直角直边的矩形贴片，与多种馈电结构和多种展宽带宽的措施结合使用，使微带贴片天线的带宽得到进一步的展宽。

具体的，所述两组对边中，其中一组对边的轮廓长度为L，另一组对边的轮廓长度为W：若L＝W，则该金属薄片为正方形轮廓；若L≠W，则该金属薄片为矩形轮廓。

进一步的，所述圆弧角的中心角均β大于90°。

具体的，所述弯曲辐射边为圆弧线或双曲线、抛物线、折线等其他形式的内凹曲线或折线。

具体的，该微带贴片使用金属薄片加工而成，或通过敷铜印刷工艺在介质基片上制成。

具体的，本发明的贴片既可以用微带线或探针强制馈电形成微带天线，也可以用非接触的耦合馈电方式馈电形成微带天线；本发明的贴片既可在单层微带天线上使用，也可在多层或带有寄生贴片的微带天线上使用，或者在本发明的贴片上开槽缝使用。

有益效果：本发明提供的圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片，相对于现有技术，具有如下优势：1、本发明是一种基本贴片结构，与传统的直角直边的矩形贴片相比，使用本发明的贴片具有展宽贴片天线带宽的作用；2、本发明的贴片作为一种基本的贴片结构，不仅可以独立使用，还可方便地与现有的多种展宽带宽的措施相结合，用本发明的贴片代替其它采用了展宽带宽措施的微带贴片天线中的传统矩形贴片，能使贴片天线带宽在原有展宽措施的基础上得到进一步的展宽，因而具有广泛的适用性；3、与传统的矩形微带天线相比，在同等剖面高度和工作中心频率的情况下，为达到同等工作带宽，本发明的贴片构成的微带贴片天线面积更小、剖面更低；4、使用本发明的贴片构成微带贴片天线，在工作带宽得到了一定程度的展宽的同时，在工作频段内仍保持了传统微带贴片天线的优异辐射性能；5、本发明的贴片除具有展宽微带天线工作带宽作用外，仍保持了传统矩形贴片微带天线性能稳定，结构紧凑，易于加工，成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3为实施例的结构侧视图；

图4为实施例中贴片的结构俯视图；

图5为实施例中本发明贴片与传统贴片回波损耗测试结果的比较；

图6为实施例中本发明贴片在5.8GHz时实测辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片1，该微带贴片1为厚度为δ的金属薄片，该金属薄片是由四个圆弧角13连接两组对边的结构，四个圆弧角13的半径均为R、中心角均为β，每个圆弧角13与相邻的两条边均相切；所述两组对边中，一组对边设置为弯曲辐射边12，另一组对边为非辐射边11，所述弯曲辐射边12为圆滑的内凹边，所述非辐射边11为直线边。

如图2所示为另一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片1，该微带贴片1为厚度为δ的金属薄片，该金属薄片是由四个圆弧角13连接两组对边的结构，四个圆弧角13的半径均为R、中心角均为β，每个圆弧角13与相邻的两条边均相切；所述两组对边均设置为弯曲辐射边12，所述弯曲辐射边12为圆滑的内凹边。图2与图1的区别在于将图1中非辐射边11也用向内弯曲的曲边代替作为另一个正交极化的弯曲辐射边12，形成图2所示的贴片，从而可以用其作为构成双极化工作的圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片。

图1和图2的两种结构中，其中一组对边的轮廓长度为L，另一组对边的轮廓长度为W：若L＝W，则该金属薄片为正方形轮廓；若L≠W，则该金属薄片为矩形轮廓；所述圆弧角13的中心角均β大于90°。

实施例

图3和图4给出了一个基于介质基片的探针馈电的单层圆弧角和弯曲辐射边微带贴片天线的侧视结构图和辐射贴片的俯视结构图。天线由位于介质基片2上方的圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片1，介质基片2，位于介质基片2下方的金属地平面3，金属探针4和同轴接头5组成。该微带贴片天线工作频率为5.66GHz-5.96GHz。介质基片是相对介电常数为2.2，厚度为1.52毫米的Taconic TLY-5。介质基片顶部放置带有圆弧角13和弯曲辐射边12的微带贴片1。微带贴片1通过金属化过孔6和金属探针4与用于馈电的同轴接头5的内导体51相连。介质基片2底部铺铜作为微带天线的地平面3，并与同轴接头5外导体52相连。天线的各参数如下：

其中，L为非辐射边11方向上的轮廓长度，W为弯曲辐射边12方向上的轮廓长度，s为金属化过孔6与贴片1中心的距离，r为金属探针4的半径(金属化过孔6的内半径)，R为圆弧角13的半径，h为介质基片2的厚度，β为圆弧角的中心角，如图1、图3、图4标示。根据上述设计参数，进行了加工和测试，实验结果如图5和图6。从图5看出采用本发明的贴片，与用传统直角直边贴片构成的微带天线相比，工作带宽获得了19％的展宽，图6是实测的辐射方向图，可以看出所发明的贴片构成的微带天线辐射性能优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片，其特征在于：该微带贴片(1)为厚度为δ的金属薄片，该金属薄片是由四个圆弧角(13)连接两组对边的结构，四个圆弧角(13)的半径均为R、中心角均为β，每个圆弧角(13)与相邻的两条边均相切；所述两组对边中至少有一组对边设置为弯曲辐射边(12)，所述弯曲辐射边(12)为内凹边；若两组对边中仅有一组对边为弯曲辐射边(12)，则另一组对边为非辐射边(11)，所述非辐射边(11)为直线边；

所述两组对边中，其中一组对边的轮廓长度为L，另一组对边的轮廓长度为W：若L＝W，则该金属薄片为正方形轮廓；若L≠W，则该金属薄片为矩形轮廓；

所述圆弧角(13)的中心角均β大于90°。

2.根据权利要求1所述的圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片(1)，其特征在于：所述弯曲辐射边(12)为圆弧线或双曲线、抛物线、折线。

3.根据权利要求1所述的圆弧角和弯曲辐射边的微带贴片(1)，其特征在于：该微带贴片(1)使用金属薄片加工而成，或通过敷铜印刷工艺在介质基片上制成。