CN110197946A - 高增益微带天线 - Google Patents

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江平
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Abstract

本公开涉及一种高增益微带天线，解决微带贴片与“地板”之间的距离比较大，同轴馈电线的内导体就比较长产生的电感对天线辐射特性的影响。本高增益微带天线，包括天线底座，馈电同轴线，微带贴片和介质基片，微带贴片制作在介质基片上；馈电同轴线内导体与微带贴片通过缝隙耦合相连，缝隙的尺寸由天线的工作频率决定。通过引入缝隙耦合馈电方式，使得在微带贴片与“地板”之间的距离比较大，同轴馈电线的内导体比较长的条件下，微带天线仍然能够保持良好的辐射特性，即增益高，方向性好；并且结构简单，易于加工，成本低。与短路销钉相结合，本天线尺寸小，作为单元天线能够充分满足天线阵列小型化的需求。

Description

高增益微带天线
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及微带天线、小型化天线、阵列天线等方面。
背景技术
微带天线以其结构简单、性能优异，可与机壳共形，成本低易于大规模生产等特性，获得广泛应用。现在微带贴片天线的发展方向主要是：拓展天线带宽、减小天线尺寸、提高天线的增益。
为了使微带天线小型化，利用微带贴片中心线处电位为零的特性，引入短路面，或者短路销钉，可使微带贴片长度从λ/2减小到λ/4，贴片面积减小到原来的1/4。
在有些应用情况下，微带贴片与“地板”之间的距离比较大，同轴馈电线的内导体就比较长，它就不再是“理想化”的连接线，其产生电感会影响到天线的辐射特性。已经有研究人员用L形芯线与微带贴片耦合连接，这在结构上比较麻烦。
发明内容
本发明提供一种高增益微带天线，解决微带贴片与“地板”之间的距离比较大，同轴馈电线的内导体就比较长产生的电感对天线辐射特性的影响。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种高增益微带天线，包括天线底座，馈电同轴线，微带贴片和介质基片，微带贴片制作在介质基片上；其特征在于，馈电同轴线内导体与微带贴片通过缝隙耦合相连，缝隙与馈电同轴线内导体形成串联谐振。
优选的，所述馈电同轴线内导体顶端与微带贴片之间的缝隙的厚度和介质基片的厚度相同。
优选的，所述高增益微带天线还包括短路销钉，微带贴片辐射边中心直接与短路销钉相连。
优选的，所述微带贴片辐射边中心直接与短路销钉以焊接方式相连。
优选的，所述微带贴片的长宽比为2:1。
优选的，所述介质基片厚度为0.5mm,介电常数为2.25。
本发明的有益效果在于，通过引入缝隙耦合馈电方式，使得在微带贴片与“地板”之间的距离比较大，同轴馈电线的内导体比较长的条件下，微带天线仍然能够保持良好的辐射特性，即增益高，方向性好；并且结构简单，易于加工，成本低。与短路销钉相结合，本天线尺寸小，作为单元天线能够充分满足天线阵列小型化的需求。
附图说明
图1为本发明高增益微带天线结构图；
图2为本发明高增益微带天线在5.8GHz的方向图；
图3为本发明高增益微带天线在5.8GHz附件S11参数。
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。下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例包括天线底座5，馈电同轴线3，微带贴片1，介质基片2和短路销钉4五部分。天线的微带贴片制作在一个介质基片2上，介质基片2厚度为0.5mm,介电常数为2.25，微带贴片1辐射边中心直接与短路销钉4相连(焊接)；本发明天线采用同轴线馈电，其中馈电同轴线3内导体与微带贴片1通过缝隙耦合相连。馈电同轴线3内导体与微带贴片1通过缝隙耦合相连的确切含义是馈电同轴线3内导体与微带贴片1之间没有直接的电连接。当微带贴片1到地之间的距离较大时，馈电同轴线3内导体比较长，难以实现理想短路作用。为此压缩馈电同轴线3内导体的尺寸，使馈电同轴线3内导体的上顶面与微带贴片1之间有一个缝隙，这个缝隙是一个寄生的电容性元件，在工作频率附近，它与馈电同轴线3内导体的电感形成串联谐振，从而使馈电同轴线3内导体呈现为一段“理想化”的连接线。调整馈电同轴线3内导体的直径至天线反射系数S11小于-10dB(或按照更严苛的要求-15dB)，即可认为缝隙的寄生电容与馈电同轴线3内导体的电感形成串联谐振。馈电同轴线3内导体顶端与微带贴片1之间的缝隙等于介质基片2的厚度，微带贴片1的长宽比为2:1。
通过仿真得到本发明天线在5.8GHz频率附近的性能参数。如图2和图3所示，在5.8GHz频段附近，输入反射系数S11小于-15dB；在5.8GHz频点方向图很清晰，与传统微带贴片天线相比，本发明天线增益提高了将近2dB，在平行于微带贴片方向上，无副瓣，适用于微带阵列天线，在雷达、通信、遥感、遥测等领域有广泛应用前景。

Claims (6)

1.一种高增益微带天线，包括天线底座(5)，馈电同轴线(3)，微带贴片(1)和介质基片(2)，微带贴片(1)制作在介质基片(2)上；其特征在于，馈电同轴线(3)内导体与微带贴片(1)通过缝隙耦合相连，缝隙与馈电同轴线(3)内导体形成串联谐振。
2.根据权利要求1所述的高增益微带天线，其特征在于，所述馈电同轴线(3)内导体顶端与微带贴片(1)之间的缝隙的厚度和介质基片(2)的厚度相同。
3.根据权利要求1或2所述的高增益微带天线，其特征在于，所述高增益微带天线还包括短路销钉(4)，微带贴片(1)辐射边中心直接与短路销钉(4)相连。
4.根据权利要求3所述的高增益微带天线，其特征在于，所述微带贴片(1)辐射边中心直接与短路销钉(4)以焊接方式相连。
5.根据权利要求4所述的高增益微带天线，其特征在于，所述微带贴片(1)的长宽比为2:1。
6.根据权利要求5所述的高增益微带天线，其特征在于，所述介质基片厚度为0.5mm,介电常数为2.25。
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