CN110739533A - 一种双面板双极化的天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面板双极化的天线，包括介质基板、设置在所述介质基板一面的用于辐射的辐射金属贴片以及覆盖在所述介质基板另一面的接地金属层。本发明使用成本低的双面电路板实现微带馈电的双极化天线，并最大限度的降低了两种正交模式的互藕，不需要通过接地面转到同轴线馈电，也不需要采用价格高的多层电路板单独设置一馈电层。天线本身采用方形或者圆形贴片天线，馈电通过伸入到贴片的内部，实现50欧姆阻抗匹配，通过金属通孔连接馈电两边被槽分割的贴片，从接地面的完整金属层分离出一小部分实现槽两边电流的连续，从而避免破坏模式的场分布，实现两种极化方式的互相隔离。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体的说是涉及一种双面板双极化的天线。
背景技术
目前微带双极化天线主要采用在两个正交位置馈电的方式实现，利用模式的正交性，两个馈电端口互相隔离。要求两个馈电端口的引入对两种模式的场分布都不能影响，否则就会隔离不好。传统的馈电方式是利用连接到辐射贴片的金属通孔穿过接地面做同轴馈电，或者利用多层电路板做一层专门的馈电网络层。
对于一些成本敏感的应用领域，如果需要进一步降低成本，只使用双面电路板实现双极化天线就很有吸引力，双面电路板的单极化天线是很成熟的技术，微带馈线通过伸入贴片内部，馈线两边沿分割出槽与辐射天线面隔离，如果不伸入贴片内部，馈电的阻抗就非常高，不利于50欧姆的馈线匹配。由于馈线两边出现槽，对于单极化的天线影响不大，单对于馈电模式相对的正交模式就影响了其电磁场分布，如果直接在两边引入同样的馈线，两种模式的耦合非常强，没有应用价值。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种双面板双极化的天线。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：本发明的一种双面板双极化的天线，包括介质基板、设置在所述介质基板一面的用于辐射的辐射金属贴片以及覆盖在所述介质基板另一面的接地金属层，所述接地金属层区域内，分割出二块呈正交分布且用做续流用的第一金属区和第二金属区，所述第一金属区和第二金属区，分别与非分割区域之间挖去金属成不导电的槽以使所述第一金属区与非分割区域形成隔离结构，以及使所述第二金属区和非分割区域形成隔离结构；
所述第一金属区和第二金属区各设置有至少2个延伸至所述介质基板另一面的过孔，所述过孔内设置有续流金属使所述第一金属区和所述第二金属区均与所述辐射金属贴片电性导通且在所述辐射金属贴片的过孔口形成第一馈电端口和第二馈电端口；
所述辐射金属贴片上设置有呈正交分布的两个无金属层且显露介质基板的U形缺口，所述两个U形缺口内，分别设置有呈正交分布且与所述辐射金属贴片连接形成电路导通的馈电微带线V和馈电微带线H，所述馈电微带线V和馈电微带线H的两侧均与所述辐射金属贴片隔离形成不导电的槽口；
所述第一馈电端口分布于所述馈电微带线V的两侧；
所述第二馈电端口分布于所述馈电微带线H的两侧。
进一步的，所述介质基板包括FR4材料基板、低损耗的微波介质基板的一种。
进一步的，所述辐射金属贴片包括圆形辐射金属贴片、方形辐射金属贴片以及不规则状贴片的一种。
进一步的，所述接地金属层的面积大于所述辐射金属贴片的面积。
更进一步的，所述辐射金属贴片为辐射和接收电磁波并转化成电压信号或电流信号的微带谐振天线。
进一步的，所述馈电微带线V和馈电微带线H伸入到所述辐射金属贴片后，两个正交分布的馈线分别对应不同的极化辐射，所述续流金属和连接所述辐射金属贴片的金属过孔保持两种极化场分布不被破坏。
进一步的，所述辐射金属贴片与所述接地金属层之间的过孔形成谐振腔，过孔内及过孔两端孔口处的续流金属的面积与所述接地金属层的面积比例满足所述续流金属不会对所述接地金属层信号形成干扰且所述续流金属不会对谐振腔的信号受到干扰。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明使用成本低的双面电路板实现微带馈电的双极化天线，并最大限度的降低了两种正交模式的互藕，不需要通过接地面转到同轴线馈电，也不需要采用价格高的多层电路板单独设置一馈电层。天线本身采用方形或者圆形贴片天线，馈电通过伸入到贴片的内部，实现50欧姆阻抗匹配，通过金属通孔连接馈电两边被槽分割的贴片，从接地面的完整金属层分离出一小部分实现槽两边电流的连续，从而避免破坏模式的场分布，实现两种极化方式的互相隔离。
附图说明
图1为本发明双面板双极化方贴片微带天线的一面结构示意图。
图2为本发明双面板双极化方贴片微带天线的另一面结构示意图。
图3为本发明双面板双极化方贴片微带天线的侧面结构示意图。
图4为本发明双面板双极化圆贴片微带天线的设有贴片的一面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1，本发明的具体结构如下：
请参照附图1-3，本发明的一种双面板双极化的天线，包括介质基板11、设置在所述介质基板11一面的用于辐射的辐射金属贴片12以及覆盖在所述介质基板11另一面的接地金属层21，所述接地金属层21区域内，分割出二块呈正交分布且用做续流用的第一金属区22和第二金属区24，所述第一金属区22和第二金属区24，分别与非分割区域之间挖去金属成不导电的槽以使所述第一金属区22与非分割区域形成隔离结构，以及使所述第二金属区24和非分割区域形成隔离结构；
所述第一金属区22和第二金属区24各设置有至少2个延伸至所述介质基板11另一面的过孔，所述过孔内设置有续流金属使所述第一金属区22和所述第二金属区24均与所述辐射金属贴片12电性导通且在所述辐射金属贴片12的过孔口形成第一馈电端口16和第二馈电端口15；
所述辐射金属贴片12上设置有呈正交分布的两个无金属层且显露介质基板11的U形缺口，所述两个U形缺口内，分别设置有呈正交分布且与所述辐射金属贴片12连接形成电路导通的馈电微带线V14和馈电微带线H13，所述馈电微带线V14和馈电微带线H13的两侧均与所述辐射金属贴片12隔离形成不导电的槽口；
所述第一馈电端口16分布于所述馈电微带线V14的两侧，其通过续流金属与过孔另一孔口的第三馈电端口23连接；
所述第二馈电端口15分布于所述馈电微带线H13的两侧，其通过续流金属与过孔另一孔口的第四馈电端口25连接。
本实施例的一种优选技术方案：所述介质基板11包括FR4材料基板、低损耗的微波介质基板的一种。
本实施例的一种优选技术方案：所述辐射金属贴片12包括圆形辐射金属贴片、方形辐射金属贴片以及不规则状贴片的一种。图1是本发明双面板双极化方贴片微带天线的一面结构示意图。
本实施例的一种优选技术方案：所述接地金属层21的面积大于所述辐射金属贴片12的面积。
本实施例的一种优选技术方案：所述辐射金属贴片12为辐射和接收电磁波并转化成电压信号或电流信号的微带谐振天线。
本实施例的一种优选技术方案：所述馈电微带线V14和馈电微带线H13伸入到所述辐射金属贴片12后，两个正交分布的馈线分别对应不同的极化辐射，所述续流金属和连接所述辐射金属贴片12的金属过孔保持两种极化场分布不被破坏。
本实施例的一种优选技术方案：所述辐射金属贴片12与所述接地金属层21之间的过孔形成谐振腔，过孔内及过孔两端孔口处的续流金属的面积与所述接地金属层21的面积比例满足所述续流金属不会对所述接地金属层21信号形成干扰且所述续流金属不会对谐振腔的信号受到干扰。
实施例2：
本发明在照明、安防、小家电和其他智能家居的移动物体检测中，需要使用到本发明的微波传感器的天线，具体是使用5.8GHzISM频段的单天线。
实施例3：
如图4所示，图4为本发明双面板双极化圆贴片微带天线的设有贴片的一面结构示意图。该圆贴片微带天线，是将圆形的辐射金属贴片12替换图1中的方形的辐射金属贴片12，其他结构与实施例1结构一致。
实施例4：
本发明的介质基板11可以采用普通的FR4任意厚度材料(FR-4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料)。
本发明的介质基板11也可以采用低损耗的微波介质材料，对于采用FR4介质材料做基片，方形的辐射金属贴片12的边长在10-15mm，优选为13mm,圆金属辐射金属贴片32的直径约14-15mm，优选为14.8mm，介质基板11和接地金属层21的外形非关键因素，只要接地金属层21的面积大于等于方形的辐射金属贴片12或者圆金属辐射金属贴片32的面积即可，其中方形的辐射金属贴片12或者圆金属辐射金属贴片32是微带谐振天线，功能是辐射和接收电磁波，转化成电压信号或电流信号，两个正交分布的馈线分别对应不同的极化辐射，续流金属和连接辐射贴片的金属过孔是保持两种极化场分布不被破坏的必要结构，接地金属与贴片形成谐振腔，续流金属只占接地金属层的很小部分，对接地金属层只有微弱干扰，不会对有谐振腔有大的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种双面板双极化的天线，包括介质基板(11)、设置在所述介质基板(11)一面的用于辐射的辐射金属贴片(12)以及覆盖在所述介质基板(11)另一面的接地金属面(21)，其特征在于，所述接地金属面(21)区域内，分割出二块呈正交分布且用做续流用的第一金属区(22)和第二金属区(24)，所述第一金属区(22)和第二金属区(24)，分别与非分割区域之间挖去金属成不导电的槽以使所述第一金属区(22)与非分割区域形成隔离结构，以及使所述第二金属区(24)和非分割区域形成隔离结构；
所述第一金属区(22)和第二金属区(24)各设置有至少2个延伸至所述介质基板(11)另一面的过孔，所述过孔内设置有续流金属使所述第一金属区(22)和所述第二金属区(24)均与所述辐射金属贴片(12)电性导通且在所述辐射金属贴片(12)的过孔口形成第一馈电端口(16)和第二馈电端口(15)；
所述辐射金属贴片(12)上设置有呈正交分布的两个无金属层且显露介质基板(11)的U型缺口，所述两个U型缺口内，分别设置有呈正交分布且与所述辐射金属贴片(12)连接形成电路导通的馈电微带线V(14)和馈电微带线H(13)，所述馈电微带线V(14)和馈电微带线H(13)的两侧均与所述辐射金属贴片(12)隔离形成不导电的槽口；
所述第一馈电端口(16)分布于所述馈电微带线V(14)的两侧；
所述第二馈电端口(15)分布于所述馈电微带线H(13)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述介质基板(11)包括FR4材料基板、低损耗的微波介质基板的一种。
3.根据权利要求1所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述辐射金属贴片(12)包括圆形辐射金属贴片、方形辐射金属贴片以及不规则状贴片的一种。
4.根据权利要求1所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述接地金属面(21)的面积大于所述辐射金属贴片(12)的面积。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述辐射金属贴片(12)为辐射和接收电磁波并转化成电压信号或电流信号的微带谐振天线。
6.根据权利要求1所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述馈电微带线V(14)和馈电微带线H(13)伸入到所述辐射金属贴片(12)后，两个正交分布的馈线分别对应不同的极化辐射，所述续流金属和连接所述辐射金属贴片(12)的金属过孔保持两种极化场分布不被破坏。
7.根据权利要求6所述的一种双面板双极化的天线，其特征在于：所述辐射金属贴片(12)与所述接地金属面(21)之间的过孔形成谐振腔，过孔内及过孔两端孔口处的续流金属的面积与所述接地金属面(21)的面积比例满足所述续流金属不会对所述接地金属面(21)信号形成干扰且所述续流金属不会对谐振腔的信号受到干扰。
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