CN111816999B - 一种加载短截线的微带偶极子天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种加载短截线的微带偶极子天线，包括：金属贴片、介质层和金属地板，所述金属贴片通过所述介质层设置在所述金属地板上；所述金属贴片上设置有由若干个短截线组成的带状结构、功率等分微带网络和馈电端口。本发明提供的一种加载短截线的微带偶极子天线，以与金属贴片同一平面的若干短截线代替了嵌入介质内部的短路钉，使得在面对一些特殊的介质如空气介质时，短路钉的加工非常困难，此时短截线的加工就显得更加简单方便。此外，加载短截线的微带偶极子天线相比起传统的微带偶极子天线拥有更高的辐射增益。

Description

一种加载短截线的微带偶极子天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，更具体的，涉及一种加载短截线的微带偶极子天线。
背景技术
传统微带天线具有质量轻、体积小和易于制造等优点，现今已被广泛应用于个人无线通信中。为了实现微带天线的小型化和高增益，微带磁偶极子的结构被提出，而其中，加载短路钉的微带偶极子天线因其制造工艺简单被广泛使用。如专利CN2018104665962，一种微带磁偶极子天线中所述的在微带偶极子天线上嵌入介质短路钉，实现了天线可以通过射频开关来切换天线的工作状态，实现波束控制，从而获得不同的倾斜角的圆椎辐射场，在方位面上全向水平极化辐射，然而在一些特殊介质如空气介质中，嵌入介质短路钉的加工就显得非常困难。
发明内容
本发明为克服现有的一些特殊介质如空气介质中，嵌入介质的短路钉加工困难的技术问题，提供一种加载短截线的微带偶极子天线。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种加载短截线的微带偶极子天线，包括：金属贴片、介质层和金属地板，所述金属贴片通过所述介质层设置在所述金属地板上；
其中，所述金属贴片上设置有由若干个短截线组成的带状结构、功率等分微带网络和馈电端口。
上述方案中，以与金属贴片同一平面的若干短截线代替了嵌入介质内部的短路钉，使得在面对一些特殊的介质如空气介质时，短路钉的加工非常困难，此时短截线的加工就显得更加简单方便。此外，加载短截线的微带偶极子天线相比起传统的微带偶极子天线拥有更高的辐射增益。
优选的，所述金属贴片为矩形结构，宽度约为1/4波导波长。
优选的，所述功率等分微带网络包括一个输入端和两个输出端；输入端与两个输出端之间用阻抗转换微带线连接；其中：
所述输入端与所述馈电端口连接；
所述的两个输出端分别与所述金属贴片连接。
优选的，所述阻抗转换微带线长度为1/4波导波长。
优选的，所述金属贴片其中一个长边的1/3长度点和2/3长度点分别与功率等分微带网络的两个输出端相连，另一个长边和两个短边上设置有若干个所述的短截线。
优选的，所述短截线呈矩形，且与所述金属贴片同在一个平面。
优选的，在所述带状结构中，所述短截线长度在0.2-0.3波导波长之间，宽0.01-0.05倍波导波长，每个短截线的大小应该尽量一致，相邻两个短截线相距0.05-0.2倍波导波长，相邻间隔可在规定范围内有所不同，应保证短截线足够密集。
优选的，所述介质层为固体、液体或空气；介质层一面是所述金属贴片，另一面为所述金属地板。
优选的，所述介质层厚度小于0.1工作波长。
优选的，所述金属地板的长宽均比所述金属贴片的长宽大0.6倍波导波长的长度以上；所述金属贴片与所述功率等分微带网络连接的长边位于所述金属地板的对称轴上。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种加载短截线的微带偶极子天线，以与金属贴片同一平面的若干短截线代替了嵌入介质内部的短路钉，使得在面对一些特殊的介质如空气介质时，短路钉的加工非常困难，此时短截线的加工就显得更加简单方便。此外，加载短截线的微带偶极子天线相比起传统的微带偶极子天线拥有更高的辐射增益。
附图说明
图1为实施例加载短截线的微带偶极子天线的爆炸图；
图2为实施例加载短截线的微带偶极子天线的三维图；
图3为实施例加载短截线的微带偶极子天线的俯视图；
图4为实施例传统加载短路钉的微带偶极子天线的三维图；
图5为实施例中加载短截线的微带偶极子天线与传统加载短路钉的微带偶极子天线的回波损耗即S11曲线对比图；
图6为实施例中加载短截线的微带偶极子天线与传统加载短路钉的微带偶极子天线的增益对比图；
图7为实施例加载短截线的微带偶极子天线5.30GHz上的垂直面辐射方向图；
其中：1、金属贴片；11、短截线；12、功率等分微带网络；13、馈电端口；2、介质层；3、金属地板。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2、图3所示，一种加载短截线的微带偶极子天线，包括：金属贴片1、介质层2和金属地板3，所述金属贴片1通过所述介质层2设置在所述金属地板3上；
其中，所述金属贴片1上设置有由若干个短截线11组成的带状结构、功率等分微带网络12和馈电端口13。
在具体实施过程中，以与金属贴片1同一平面的若干短截线11代替了嵌入介质内部的短路钉，使得在面对一些特殊的介质如空气介质时，短路钉的加工非常困难，此时短截线的加工就显得更加简单方便。此外，加载短截线11的微带偶极子天线相比起传统的微带偶极子天线拥有更高的辐射增益。
更具体的，所述金属贴片1为矩形结构，宽度约为1/4波导波长。
更具体的，所述功率等分微带网络12包括一个输入端和两个输出端；输入端与两个输出端之间用阻抗转换微带线连接；其中：
所述输入端与所述馈电端口13连接；
所述的两个输出端分别与所述金属贴片1连接。
更具体的，所述阻抗转换微带线长度为1/4波导波长。
更具体的，所述金属贴片1其中一个长边的1/3长度点和2/3长度点分别与功率等分微带网络12的两个输出端相连，另一个长边和两个短边上设置有若干个所述的短截线11。
更具体的，所述短截线11呈矩形，且与所述金属贴片1同在一个平面。
更具体的，在所述带状结构中，所述短截线11长度在0.2-0.3波导波长之间，宽0.01-0.05倍波导波长，每个短截线11的大小应该尽量一致，相邻两个短截线11相距0.05-0.2倍波导波长，相邻间隔可在规定范围内有所不同，应保证短截线11足够密集。
更具体的，所述介质层2为固体、液体或空气；介质层2一面是所述金属贴片1，另一面为所述金属地板3。
更具体的，所述介质层2厚度小于0.1工作波长。
更具体的，所述金属地板3的长宽均比所述金属贴片1的长宽大0.6倍波导波长的长度以上；所述金属贴片1与所述功率等分微带网络12连接的长边位于所述金属地板3的对称轴上。
在具体实施过程中，本发明提供的一种加载短截线11的微带偶极子天线，以与金属贴片1同一平面的若干短截线11代替了嵌入介质内部的短路钉，使得在面对一些特殊的介质如空气介质时，短路钉的加工非常困难，此时短截线的加工就显得更加简单方便。此外，加载短截线的微带偶极子天线相比起传统的微带偶极子天线拥有更高的辐射增益。
实施例2
更具体的，在实施例1的基础上，加载短截线的微带偶极子天线介质层2的其中一面是金属地板3，另外一面是天线金属矩形贴片。金属贴片1的其中一个长边连接馈电结构，长边的1/3长度点和2/3长度点分别与功率等分微带网络12结构的两个输出端相连，另外一个长边和两个短边与若干短截线11的短边相连。功率等分微带网络12有一个输入端和两个输出端，输入端连接馈电端口，使用功分器馈电以提高增益；输入端和两个输出端之间用阻抗转换微带线连接，阻抗转换微带线长度约为1/4波导波长。金属贴片1的其余一个长边和两个短边均与若干短截线11相连，短截线11呈矩形，短截线11的短边与金属贴片1相连。且短截线长度在0.2-0.3倍波导波长之间，宽0.01-0.05倍波导波长，且相邻两个短截线11相距0.05-0.2倍波导波长。在本实施例中，短截线长为13mm，宽为2mm，在金属贴片1的长边上，相邻短截线之间相距5.875mm，在金属贴片1的短边上，相邻短截线11之间相距0.75mm。金属贴片1也为矩形，宽约为1/4波导波长，金属地板3的长宽均比金属贴片1的长宽大0.6倍波导波长的长度以上，金属贴片1与功率等分微带网络12连接的长边位于金属地板3的对称轴上。在本实施例中，金属贴片1长190mm，宽12mm，金属地板3长250mm，宽80mm，本实施例中的具体设置仅为本发明所作的举例。
图4为传统加载短路钉的微带偶极子天线的结构，金属贴片1的其中一个长边与功率等分微带网络12结构的两个输出端相连，其余三边上短路钉穿过介质层与金属接地板相连，此种结构使得在介质为一些特殊介质如空气时，加工短路钉非常困难。本发明提出的加载短截线11的微带偶极子天线，其短截线11并不穿过介质层，而是与金属贴片1同一平面，更加便于加工。且加载短截线11的结构，使得加载短截线11的微带天线相比加载短路钉的微带偶极子天线具有更高的增益。
为验证本发明提供的加载短截线微带磁偶极子天线的性能，将其与传统的加载短路钉微带磁偶极子天线的回波损耗进行对比，对比结果图如图5所示。可以发现两者的谐振频率相同，均在5.2GHz左右，本发明所提出的天线谐振频率附近S11约在-10dB以下，实现较好的阻抗匹配，将能量较好的辐射出去。
另外将本发明提供的加载短截线微带磁偶极子天线与传统的微带磁偶极子天线的增益进行对比，对比结果图如图6所示。可以发现本发明所提出的天线的增益在带宽范围内均高于传统的微带磁偶极子天线。图7是本发明提供的宽带高
增益微带磁偶极子天线和传统微带偶极子天线在5.30GHz上的垂直面辐射方向对比图。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，包括：金属贴片(1)、介质层(2)和金属地板(3)，所述金属贴片(1)通过所述介质层(2)设置在所述金属地板(3)上；
其中，所述金属贴片(1)上设置有由若干个短截线(11)组成的带状结构、功率等分微带网络(12)和馈电端口(13)；所述金属贴片(1)为矩形结构，宽度为1/4波导波长；
所述功率等分微带网络(12)包括一个输入端和两个输出端；输入端与两个输出端之间用阻抗转换微带线连接；其中：所述输入端与所述馈电端口(13)连接；所述的两个输出端分别与所述金属贴片(1)连接；
所述金属贴片(1)其中一个长边的1/3长度点和2/3长度点分别与功率等分微带网络(12)的两个输出端相连，另一个长边和两个短边上设置有若干个所述的短截线(11)。
2.根据权利要求1所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，所述阻抗转换微带线长度为1/4波导波长。
3.根据权利要求1所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，所述短截线(11)呈矩形，且与所述金属贴片(1)同在一个平面。
4.根据权利要求3所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，在所述带状结构中，所述短截线(11)长度在0.2-0.3波导波长之间，宽0.01-0.05倍波导波长，且相邻两个短截线(11)相距0.05-0.2倍波导波长。
5.根据权利要求1所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，所述介质层(2)为固体、液体或空气；介质层(2)一面是所述金属贴片(1)，另一面为所述金属地板(3)。
6.根据权利要求1所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，所述介质层(2)厚度小于0.1工作波长。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种加载短截线的微带偶极子天线，其特征在于，所述金属地板(3)的长宽均比所述金属贴片(1)的长宽大0.6倍波导波长的长度以上；所述金属贴片(1)与所述功率等分微带网络(12)连接的长边位于所述金属地板(3)的对称轴上。
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