CN106941208B - 紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种准各向同性短路贴片天线及其制造方法。所述贴片天线包括辐射贴片、接地平面和金属侧壁，所述金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的缝隙，通过馈电装置向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基模TEM模式，在所述TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的缝隙上生成表面磁流。所述表面电流与所述表面磁流的辐射相互叠加，形成各向同性辐射。该准各向同性短路贴片天线结构紧凑且增益差小，辐射效率高，且无需复杂的馈电电路。

Description

紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法
技术领域
本发明涉及贴片天线，更具体地说，涉及一种紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法。
背景技术
各向同性天线的信号的均匀和全面覆盖的特性使得其在无线接入点(wirelessaccess point,AP)和无线射频识别(radio frequency identification,RFID)系统中非常常见。直截了当地说，各向同性辐射可以通过列阵一圈单向天线元件来实现，但该方法通常涉及庞大的天线配置和复杂的馈电网络。也可以通过适当地结合电偶极和正交磁偶极获得各向同性辐射。前后两种方法可以分别在H-平面和E-平面内提供全向辐射模式，因此可以在采用具有正交相位和适合的振幅(ηIe＝±jIm)的信号激发这两个偶极时，可以实现三维(3D)准各向同性模式。因此，首先通过耦合单极和两个槽孔(slot)可以使用互补概念来设计准各向同性天线。然而，因为在该结构中使用较大的接地平面，因此仅在上半部空间中获得准各向同性覆盖。后来结合印刷偶极和一对1.4-匝印刷环(printed loop)(磁偶极)以提供全空间覆盖，其在整个球形辐射面上的增益差为3.8dB。然而，其辐射效率仅有30.4％，这是由于欧姆损耗严重。四个连续旋转的L形单极也可以在全空间提供小于6dB的增益差，但是其需要采用四路具有相同振幅且正交相位为0°、90°、180°和270°的信号来激发所述单极。因此，在该设计中需要包括连续相位馈电网络。
因此，迫切需要可以解决现有技术中上述缺陷与不足的技术方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种准各向同性短路贴片天线及其制造方法，该准各向同性短路贴片天线结构紧凑且增益差小，辐射效率高，还无需复杂的馈电电路。
根据本发明的一个方面，提供一种准各向同性短路贴片天线，包括辐射贴片、接地平面和金属侧壁，所述金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的槽孔。通过馈电装置向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基本(fundamental)TEM模式(transverse electromagnetic，TEM)，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的槽孔上生成表面磁流。
在本发明的一个实施例中，所述辐射贴片是四分之一波长辐射贴片。在本实施例中，所述辐射贴片具有矩形、圆形或三角形形状。在本实施例中，所述辐射贴片和所述接地平面具有相同的大小。
在本发明的一个实施例中，所述馈电装置是同轴电缆，所述同轴电缆包括内导体和外导体，所述内导体焊接到所述辐射贴片且与所述金属侧壁相隔一定距离，所述外导体连接到所述接地平面。
在本发明的一个实施例中，所述内导体具有圆柱形、圆锥形或矩形形状。
在本发明的一个实施例中，所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。
在本发明的一个实施例中，在所述辐射贴片和所述接地平面之间使用介电基板。在另一个实施例中，使用空气基板来增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。
在本发明的一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由薄铜片制成。在另一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由印刷电路板制成。
在本发明的一个实施例中，所述金属侧壁由金属片或支柱通孔(shoring via)实现。
根据本发明的一个方面，提供一种短路准各向同性贴片天线，包括四分之一波长矩形辐射贴片，接地平面和金属侧壁，以及馈电装置。所述金属侧壁连接所述四分之一波长矩形辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的槽孔。所述馈电装置用于向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基本(fundamental)TEM模式(transverse electromagnetic，TEM)，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的槽孔上生成表面磁流。
在本发明的一个实施例中，所述四分之一波长矩形辐射贴片和所述接地平面具有相同的大小。所述馈电装置是同轴电缆，所述同轴电缆包括内导体和外导体，所述内导体焊接到所述四分之一波长矩形辐射贴片且与所述金属侧壁相隔一定距离，所述外导体连接到所述接地平面。在本实施例中，所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。在本实施例中，在所述四分之一波长矩形辐射贴片和所述接地平面之间使用介电基板。在本实施例中，所述金属侧壁由金属片或支柱通孔(shoring via)实现。在另一个实施例中，使用空气基板来增强所述短路准各向同性贴片天线的阻抗带宽。
根据本发明的一个方面，提供一种制造准各向同性贴片天线的方法，包括以下步骤：
S1，设置辐射贴片和与所述辐射贴片大小相同的接地平面；
S2，通过金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面；
S3，在所述金属侧壁附近插入馈电装置以向所述准各向同性贴片天线馈电；
S4，调整所述辐射贴片的小大以优化各向同性模式，且调节所述馈电装置的馈电位置以实现良好匹配；
重复步骤S4，直到获得满意的性能。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3还包括以下步骤：
S31，将所述馈电装置的内导体焊接到所述辐射贴片且所述内导体与所述金属侧壁相隔一定距离；
S32、将所述馈电装置的外导体连接到所述接地平面；以及
S33，弯曲所述馈电装置以使得所述馈电装置与所述准各向同性贴片天线平行。
在本发明的一个实施例中，制造准各向同性贴片天线的方法进一步包括以下步骤：
S5，在所述辐射贴片和所述接地平面之间设置空气基板以增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。
参照下述说明书和附图，本发明的各方面将是显而易见的。但是本领域技术人员知悉，可以在不脱离本发明的新概念的精神和保护范围的基础上，对本发明做出相应的变化和修改。
附图说明
下面将结合附图及一个或多个实施例对本发明的原理作进一步说明。在可能的情况下，相同的附图标记在整个附图中指代相同或者相似的元件，其中
图1是根据本发明的一个实施例的准各向同性贴片天线的结构示意图；
图2是根据图1所示的准各向同性贴片天线的表面电流分布示意图；
图3示出了所述准各向同性贴片天线的计算3D辐射图；
图4示出了所述准各向同性贴片天线的模拟和测量的反射系数的示意图；
图5A示出了所述准各向同性贴片天线在方向平面(elevation plane)中的计算、模拟和测量场结构图；
图5B示出了所述准各向同性贴片天线在方位平面(azimuthal plane)中的计算、模拟和测量场结构图；
图6A示出了所述准各向同性贴片天线在2.44GHz的模拟3D辐射图；
图6B示出了所述准各向同性贴片天线在2.44GHz的测量3D辐射图；
图7示出了在θ＝0°所述准各向同性贴片天线实现的增益；
图8A示出了了不同贴片长度时，所述准各向同性贴片天线的模拟反射系数；
图8B示出了了不同贴片宽度时，所述准各向同性贴片天线的模拟反射系数；
图8C示出了了不同贴片高度时，所述准各向同性贴片天线的模拟反射系数；
图9显示出了在2.4-GHz操作的不同准各向同性贴片天线的模拟反射系数；
图10A示出了表格II中给出的在2.4-GHz操作的准各向同性贴片天线I的3D辐射图；
图10B示出了表格II中给出的在2.4-GHz操作的准各向同性贴片天线III的3D辐射图；
图11示出了馈电装置处于不同位置时，所述准各向同性贴片天线的模拟反射系数；
图12示出了所述接地平面的侧边长度不同时，所述准各向同性贴片天线的模拟反射系数。
具体实施方式
在下述实施例中对本发明进行更加具体地描述。这些描述仅仅是用于说明的，因此对于本领域技术人员来说，对这些实施例做出各种修改和变化将是显而易见的。参照附图，在整个附图中，相同的附图标记表述相同的部件。
在本发明的说明书和权利要求书中，使用的“一”，“所述”等，如果出现的话，除上下文明确规定外，其包括复数形式。此外，在本发明的说明书和权利要求书中，如果出现的话，使用的“在…中”，除上下文明确规定外，其包括“在…中”或“在…上”的情况。
在说明书中定义的术语，在使用该术语的本发明中上下文中，一般具有其在本领域中惯用的含义。某些在本发明中使用到的术语在此，或者在本发明的其他部分，进行定义，从而为本发明的阅读者提供额外的指导。在本发明的说明书中对实施例的描述，包括对在此讨论的技术术语的描述，在此仅仅是示例性的，并且不会以任何方式限制本发明的或者任何示例的术语的范围和含义。同样地，本发明不局限于本说明书中给出的各种实施方案。
在此使用的“大约”、“约”或“近似”应指的是给定值或给定范围的百分之十，优选百分之5，更优选百分之3。这里给出的数值都是近似的，这意味着如果没有明确说明，本发明中公开的数值都包括可以如上推断“大约”、“约”或“近似”的范围。
在此使用的术语“包括”，“包含”，“有”，“含有”，“涉及”等应理解为是开放式的，即，包括但不限于。
下面参照附图1-12对本发明的实施例进行具体描述。根据本发明的目的，在此做出具体的和宽泛的描述，本发明在一方面涉及准各向同性贴片天线。
现参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的准各向同性贴片天线。所述准各向同性贴片天线为短路准各向同性贴片天线，包括辐射贴片10、接地平面20和金属侧壁40。所述金属侧壁40连接所述辐射贴片10和所述接地平面20以在所述辐射贴片10和所述接地平面20之间形成开放式的槽孔60。所述辐射贴片10和所述接地平面20可以具有相同的大小，其长度分别由a和b表示。在本实施例中，所述辐射贴片10和所述接地平面20是正方形的，且a＝b＝27mm。在另一实施例中，所述辐射贴片10和所述接地平面20可以设计成其他形状，大小或者类型。例如，所述辐射贴片10可具有本领域技术人员已知的任何形状，例如长方形，圆形或三角形形状。类似地，所述接地平面20可具有本领域技术人员已知的任何形状，例如长方形，圆形或三角形形状。在一个实施例中，所述金属侧壁40由金属片或支柱通孔实现。
在所述辐射贴片10和所述接地平面20之间使用厚度为h的空气基板50来增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。在本实施例中，h＝5.5mm。在另一实施例中，所述空气基板50可以由其他基板取代，例如绝缘基板等。
为了激发所述准各向同性短路贴片天线，通过馈电装置30向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发其基本TEM模式，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁40上生成表面电流，且其电场在对侧的所述开放式的槽孔60上生成表面磁流。
在本实施例中，所述馈电装置30是同轴电缆。所述同轴电缆包括内导体31和外导体32。所述同轴电缆的所述内导体31焊接到所述辐射贴片10且与所述金属侧壁40相隔一定距离s，所述同轴电缆的所述外导体32连接到所述接地平面20。在本实施例中，所述同轴电缆的所述内导体31与所述金属侧壁40之间的距离s为5mm。所述内导体可具有本领域技术人员已知的任何形状，例如圆柱形、圆锥形、矩形形状或任何其他合适的形状。
在本发明的一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由单个薄铜片制成，该薄铜片的厚度为1mm。在该例子中，将所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。当然，在本发明的其他实施例中，所述同轴电缆也可垂直于所述各向同性短路贴片天线。然而，更优选地是，将所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。这是因为，在测量中发现，如果同轴电缆垂直于所述各向同性短路贴片天线，所述接地平面20在所述同轴电缆外部激发的不平衡电流(unbalanced current)将显著影响天线性能。然而，如果所述同轴电缆平行于所述各向同性短路贴片天线，那么该影响将变得不那么微不足道。
在另一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由印刷电路板制成。
应注意的是，虽然以上描述给出了所述各向同性短路贴片天线的大小或尺寸的具体数值，本领域技术人员知悉，这些数值是基于实际设计需要、制造环境以及其他因素可调的。并且上述数值并不是用于限定本发明，而是用于说明本发明的。并且上述具体数值均应理解为约为某数值。
为了解释本发明的所述准各向同性贴片天线的工作原理，下面将详细讨论所述准各向同性贴片天线的磁场和电流分布。在此，所述准各向同性贴片天线的E-场表示为：
其中，Eo是系数。那么通过使用麦克斯韦方程所述准各向同性贴片天线的H-场可以表示为
在此，ω是弧频(radian frequency)，μ是导磁系数(permeability)，η是自由空间的波阻抗。所述TEM模式的谐振频率近似于
在此，c是在真空c＝3×108m/s中，波传播的速度。假设腔外的场消失且应用边界条件(是边界是法向单位矢量(normal unit vector))，可以获得所述金属侧壁上的表面电流如下：
类似地，使用可以获得所述开放式槽孔上的表面磁流如下：
参照公式(4)在所述辐射贴片(y＝h)和所述接地表面(y＝0)上的表面电流具有相同的幅度但是方向相反。因此，当所述接地表面和所述辐射贴片大小相当且高度h远小于波长时，它们的辐射可以相互抵消。因此，如图2所示，可以仅仅考虑所述金属侧壁(即短路侧壁)(Z＝0)上的y-向表面电流(偶极)和所述开放式的槽孔(Z＝a)上的x-向表面电流(偶极)来分析准各向同性贴片天线的辐射特性。由于电流和磁流(偶极)是垂直的，并且彼此完全解耦，因此互补偶极的远场分量ETθ和ETφ可以通过叠加各自的副本(counterpart)计算如下：
其中F＝βejω[t-(rc)]/(4πr)。从公式(4)和(5)可以推导出，电流固有地满足以下关系式ηJe＝-jJm＝J,且因此，各个场可以简化表示为
因此，通过如下公式给出总的远场ET
图3示出了所述准各向同性贴片天线的计算3D辐射图。参照图3以及等式(8)，ET是独立于φ的，且其仅仅是θ的函数。辐射功率密度的理论最大值(θ＝0,π)和理论最小值(θ＝π/2)相差3dB,这表示辐射在整个空间中的准各向同性的。
为了验证本设计概念，设计、制造并且测量覆盖2.4GHz-WLAN带的贴片天线。在本申请中，所述贴片天线是单个铜片制成的短路准各向同性贴片天线。所述铜片的厚度是1mm。如上所述，给出其他参数值如下：a＝27mm,b＝27mm,h＝5.5mm,s＝5mm。
在本实施例中，所述同轴电缆与贴片天线平行。更精确的说，在所述同轴电缆的外导体32处增加λ/4的扼流圈(Balun)以获得平衡电流。在这样的背景下，分别使用HP8510C网络分析仪和Satimo StarLab系统测量所述贴片天线的反射系数和辐射(包括辐射方向图、增益和效率)。
图4示出了所述准各向同性贴片天线的模拟和测量的反射系数以及它们之间的一致性。模拟和测量的谐振频率(min.(|S11|)分别给出为2.44GHz和2.45GHz，两者均略低于理论值(2.52GHz)。该差值部分是由于馈电探针的负载效应，部分是由于在等式(3)中并没有纳入考量的散射场效应。测量的10-db阻抗带宽(|S11|<-10dB)是4.48％(2.40-2.51GHz),与传统的贴片天线的(～5％)相当。
图5A-5B示出了所述准各向同性贴片天线在方向平面(xz)和方位平面(xy)中的计算、模拟和测量场结构图。在每个平面，模拟和测量结果之间的一致性是满意的，但是在计算的结构图中存在较小的差异。这是合理的，因为在上述分析中，假定侧壁上电流分布是均匀的。可以看出，方向图是接近全方向的，而方位图包括两个图-八个插图。明显的，Eθ和Eφ的8个插图分别是通过x-向表面磁流(偶极)和y-向表面电流(偶极)产生的。在yz平面内的场结构图与在xz平面内的场结构图类型，且与等式(7)给出的理论一致。
具体而言，图6A-6B示出了所述准各向同性贴片天线在2.44GHz的模拟和测量3D辐射图。如预期的，在模拟和测量中均观察到各向同性模式。最大和最小辐射功率密度之间的差异分别给出为1.88dB(模拟)和1.95dB(测量)。与图3示出的理论图相比，模拟的和测量的辐射图由于实际电流分布变得更加均匀。还对在其他频率的辐射图进行了研究。可以发现，在整个操作频带，都非常稳定。
图7示出了在θ＝0°所述准各向同性贴片天线实现的增益。如从图中所示，在WLAN-带中，测量的增益在～0.64dBi和～0.93dBi之间变化。且平均效率约为90％。
在该段中，对建议的所述准各向同性贴片天线的参数进行研究，以进一步表征该设计。每次仅改变一个参数，而其他全部的值固定在上述优化值。首先研究贴片大小对所述准各向同性贴片天线的影响。图8A、8B和8C示出了对于不同贴片长度、宽度和高度的准各向同性贴片天线的模拟反射系数。可以观察到的是，随着a从25mm增加到29mm，谐振频率迅速从2.56GHz下降到2.34GHz。然而，谐振频率对宽度b的变化不敏感。这是因为宽度b对应于贴片非辐射边缘的尺寸。反射系数随着高度h变化而变化的趋势与a类似，再次验证了谐振频率满足f＝c/(4a+2h)的关系式。在HFSS研究中可见，贴片尺寸可以影响辐射功率密度。例如，表I中列出了在整个球形辐射表面上最大和最小场强之间的差值。并且，如预期的，b的影响远小于a和h的影响。当h从3.5mm增加到7.5mm，在谐振频率的场强差值从～1.4dB变化到～2.3dB。这表示具有较小剖面的贴片天线优选提供更加各向异性的辐射。
为了研究辐射均匀性的限制，设计具有不同高度h的在～2.4GHz操作的三种短路准各向同性贴片天线。在每个设计中，调谐辐射贴片的尺寸(a,b)和馈电装置的位置以优化所述短路准各向同性贴片天线。图9示出了在2.4GHz操作的不同贴片天线的模拟反射参数。图10A-10B示出了短路准各向同性贴片天线的3D辐射图。表格II总结了天线尺寸、带宽和增益差异。参照图9、10A-10B和表格II，h＝1mm的小剖面(profile)天线具有0.6％的较窄的带宽，以及非常均匀的、增益差为0.9dB的辐射。当天线的h＝10mm，增益差不理想地增加到～3.1dB。然而，可以获得更宽的～8.2％的带宽，这是由于其基底增厚。所述带宽可以进一步增到～15％，如果接受～6dB的增益差。因此，需要在辐射均匀性和阻抗带宽之间进行权衡。设计者可以灵活地选择更合适的各向同性贴片天线以用于预期的应用。
接着，研究馈电装置的位置，并且在图11中示出其结果。与传统的贴片天线类似，由于其负载效应，馈电位置显著影响阻抗匹配。还研究了s对辐射图的影响。发现，当s从3mm增加到7mm时，增益差从1.83dB微微变化成1.90dB。该结果揭示s可以用于在通过调谐辐射贴片大小优化各向同性模式之后调谐匹配。
表格I.短路准各向同性贴片天线的最大和最小场强的差值.
表格II.在2.4-GHz工作时三种不同天线的大小、带宽和增益差值
表格III.具有不同接地平面的短路准各向同性贴片天线的最大和最小场强
如上所讨论的，接地平面在获得各向同性辐射图中起着重要的作用。因此，图12示出了不同的接地平面的侧边长度的效果，例如g＝27mm,37mm和67mm。从图中可以看出，对于g＝27mm的天线，谐振频率为2.44GHz，并且当g＝67mm时，谐振频率下迁到2.23GHz。这是由于这样的事实，当使用足够大的接地平面时，可以获得良好的贴片图案。因此，根据图像理论，高度增加到2h，给出的谐振频率为f＝c/(4a+4h)。在相应的谐振频率，匹配水平也随g的变化而变化。更重要的是，在远场辐射模式发生了显着的变化。表3比较了三个天线的最大增益、最小增益和它们之间的差值。当使用较小的接地平面(27mm)时，获得的各向同性模式的增益差为1.88dB。该差值随着g的增加而变化显着增加，当g＝67mm时达到24.5dB。因此发现在靠近y轴获得具有最大辐射的单向模式。这是可以预期的，因为天线变成具有较大接地平面的正常的贴片天线。该较大接地平面显著地削弱了反辐射强度(back radiation)，并且同时电流在所述辐射贴片上产生的辐射和在所述接地平面上产生的辐射不能完全彼此抵消，这将产生宽边辐射模式(broadside radiation pattern)。
在参数研究的基础上，给出了便于设计所述短路准各向同性贴片天线的简单指引。假定设计频率和波长分别为f0和λ0。
1)首先，将辐射贴片的原始大小设置为a＝b＝0.25λ0,且h＝0.04λ0(如果需要宽带宽，可以选择0.1λ0的较大h)。使用与辐射贴片一样大的接地平面(g＝0.25λ0)。接着通过金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面。
2)接着，将馈电装置靠近所述金属侧壁插入，以向所述短路准各向同性贴片天线馈电s＝0.2a。
3)调谐所述辐射贴片的大小以优化所述各向同性模式，且调节所述馈电装置的馈电位置以实现良好匹配；
4)重复步骤S4，直到获得满意的性能。具体的性能参数可以参照本发明的前述实施例选取。
在本发明的一个实施例中，所述步骤2)还包括以下步骤：将所述馈电装置的内导体焊接到所述辐射贴片且所述内导体与所述金属侧壁相隔一定距离；将所述馈电装置的外导体连接到所述接地平面；以及弯曲所述馈电装置以使得所述馈电装置与所述准各向同性贴片天线平行。该距离也可参照本发明的前述实施例设置。
在本发明的一个实施例中，制造准各向同性贴片天线的方法进一步包括以下步骤：在所述辐射贴片和所述接地平面之间设置空气基板以增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。
采用本发明的上述方法，可以构造本发明的前述实施例中的准各向同性贴片天线。基于本发明的教导，本领域技术人员知悉应该如何选择参数和工艺进行上述构造，在此就不再累述了。
通过本发明，可以获得具有各向同性辐射模式的探针馈入式短路贴片天线。该贴片天线使用与辐射贴片相同大小的较小接地平面，因此，辐射贴片上的电流产生的辐射由接地平面上的相反的电流产生的辐射抵消。准TEM模式在辐射贴片腔激发，从而在开放式槽孔上产生表面磁流和在短路金属侧壁上产生表面电流。利用正交的电场和磁场(电流)的固有特性，所述短路贴片天线可以在不使用复杂的馈电电路的情况下，提供各向同性辐射模式。设计和测量2.4GHz的原型来验证理论。在360°全空间中获得增益差1.95dB的均匀辐射。已发现需要在辐射均匀性和阻抗带宽之间进行权衡。通过调节辐射贴片的高度，可以获得带宽为8％(或0.6％)和增益差为3.1dB(或0.9dB)的天线。
本发明的示例性实施例的上述描述仅用于说明和描述的目的，而非排他或限制本发明公开的精确形式。基于本发明的上述教导，各种修改和变化是可能的。
本发明上述选择和描述的实施例，是用于解释本发明的原理和它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够运用本发明的各种实施例，并对其进行各种修改或变化从而将其用于特定的用途。对于本领域人员来说，在不脱离本发明的精神和保护范围的前提下，各种替代的实施方案是显而易见的。因此，本发明的保护范围是由后附的权利要求书而非上述描述和其中所描述的示例性实施例所定义的。

Claims (7)

1.一种准各向同性短路贴片天线，包括辐射贴片、接地平面和金属侧壁，所述金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的槽孔，通过馈电装置向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基本TEM模式，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的槽孔上生成表面磁流；所述馈电装置是同轴电缆，所述同轴电缆包括内导体和外导体，所述内导体焊接到所述辐射贴片且与所述金属侧壁相隔一定距离，所述外导体连接到所述接地平面；所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。
2.根据权利要求1所述的准各向同性短路贴片天线，其特征在于，所述辐射贴片是四分之一波长辐射贴片；所述辐射贴片和所述接地平面具有相同的大小。
3.根据权利要求1所述的准各向同性短路贴片天线，其特征在于，在所述辐射贴片和所述接地平面之间使用介电基板或空气基板。
4.根据权利要求1所述的准各向同性短路贴片天线，其特征在于，所述准各向同性贴片天线是由薄铜片或印刷电路板制成。
5.一种短路准各向同性贴片天线，其特征在于，包括四分之一波长矩形辐射贴片，接地平面和金属侧壁，以及馈电装置，所述金属侧壁连接所述四分之一波长矩形辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的槽孔，所述馈电装置用于向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基本TEM模式，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的槽孔上生成表面磁流；所述馈电装置是同轴电缆，所述同轴电缆包括内导体和外导体，所述内导体焊接到所述辐射贴片且与所述金属侧壁相隔一定距离，所述外导体连接到所述接地平面；所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。
6.一种制造准各向同性贴片天线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，设置辐射贴片和与所述辐射贴片大小相同的接地平面；
S2，通过金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面；
S3，在所述金属侧壁附近插入馈电装置以向所述准各向同性贴片天线馈电；
S4，调整所述辐射贴片的小大以优化各向同性模式，且调节所述馈电装置的馈电位置以实现良好匹配；
所述步骤S3还包括以下步骤：
S31，将所述馈电装置的内导体焊接到所述辐射贴片且所述内导体与所述金属侧壁相隔一定距离；
S32，将所述馈电装置的外导体连接到所述接地平面；以及
S33，弯曲所述馈电装置以使得所述馈电装置与所述准各向同性贴片天线平行。
7.根据权利要求6所述制造准各向同性贴片天线的方法，其特征在于，所述制造准各向同性贴片天线的方法进一步包括以下步骤：
S5，在所述辐射贴片和所述接地平面之间设置空气基板以增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。
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