CN204189960U - 一种微带贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微带贴片天线，包括天线单元、反射板、馈电网络，两个天线单元对称设置在反射板上，且位于反射板纵向中心线上；天线单元包括辐射贴片、L探针、短路销钉；辐射贴片呈正方形，其中对角的两个顶点位于反射板纵向中心线上，可从而较小微带贴片天线的体积；在辐射贴片的中心部设置有四个短路销钉，在每个短路销钉的附近设有一个L探针，L探针不与反射板、辐射贴片接触，本天线水平向的两个L探针和短路销钉构成水平极化波的激励模式；垂直向的L探针和短路销钉形成垂直极化波。由于两个L探针激励的电流方向相反，故馈电时需加180°相差。实现了天线较高的增益和宽带，又充分满足了系统的高交叉极化比、高隔离度要求。

Description

一种微带贴片天线

技术领域

本实用新型涉及一种天线，尤其涉及一种微带贴片天线。

背景技术

自从上世纪末FCC宣布将未注册的ISM(In-Dustrial，Scientific and Medical)频段对所有潜在用户开放后，无线局域网(WLAN)通信系统得到了广泛的应用。与此同时，其它诸如HIPERLAN、WIMAX等无线通信系统也得到了蓬勃的发展。这些无线通信系统一般都要求设备能够快速高效可靠地双向收发数据，反映在天线子系统上，即要求天线单元能小型多频宽带工作，且结构简单、易与无线通信设备集成。为满足这些需求，人们研究并开发了多种小型多频宽带天线。

随着无线通信技术的发展，天线逐渐向着低轮廓、轻量化、宽带化、双极化和小尺寸等特点进化。在现代WLAN通信系统中，天线和有源射频模块集成在一起，一般布置在人口密集的写字楼、商场、住宅区等地方，出于对人们心理承受力的考虑，要求天线不仅尺寸小，重量轻，具有较宽的带宽，同时满足双极化工作，这就要求两个极化端口之间有较高的隔离度，以满足通信系统对降低通道间干扰的需要。

很多研究者研究并提出了不同的小型双极化天线形式，其研究的主要集中点在微带贴片天线这一技术路线上。文献[G.S.Row，S.H.Yeh，and K.L.Wong，Compact dual-polarizedmicrostrip antennas，Microwave Opt.Technol.Lett.27，284-287，Nov.20，2000.]中介绍了一种探针馈电的双极化微带天线，天线中两个探针分别为一个极化馈电；辐射贴片部分开四个槽，实现极化隔离度30dB。这种形式的天线实现了低剖面且具有较高隔离度的双极化天线，但是仅有3％的驻波比带宽。

文献[A.Adrian and D.H.Schaubert，″Dual aperture-coupled microstrip antennafor dual or circular polarization，″Electron..Lett.，vol.23，pp.1226-1228，1987.]介绍了一种孔径耦合微带天线，天线由缝隙耦合馈电，在两层辐射贴片下方均有空气层的结构形式下实现了10％的驻波比带宽，但是这种天线形式结构比较复杂。

实用新型内容

针对以上问题本实用新型提供了一种双极化二元微带贴片天线，即实现了天线较高的增益和宽带，又充分满足了系统的高交叉极化比、高隔离度要求。

技术方案：为了解决以上问题本实用新型提供了一种微带贴片天线，其特征在于：包括天线单元、反射板、馈电网络，天线单元为两个，两个天线单元对称设置在反射板上，且位于反射板纵向中心线上；

天线单元包括辐射贴片、L探针、短路销钉；

辐射贴片呈正方形，其中对角的两个顶点位于反射板纵向中心线上，可从而较小微带贴片天线的体积；

在辐射贴片的中心部设置有四个短路销钉，四个短路销钉的连线构成一个正方形，其中处于对角的两个短路销钉位于反射板纵向中心线上；四个短路销钉构成的正方形与正方形辐射贴片的中心重合；短路销钉一端与辐射贴片金属性连接，另一端生根于反射板上，既有短路的作用，又有固定支撑的作用；

在每个短路销钉的附近设有一个L探针，四个L探针的连接也构成一个正方形，其中处于对角的两个L探针位于反射板纵向中心线上，每个L探针与最近的短路销钉之间的间距相等，L探针穿过反射板上的反射板孔，且不与反射板孔接触，L探针与反射板孔之间的间隙由聚四氟乙烯介质填充，起固定L探针的作用，L探针的L头端位于辐射贴片与反射板之间，且不与辐射贴片、反射板接触，而只为耦合关系；L探针的另一端与馈电网络的印制板上的印制线焊接。

所述反射板整体呈矩形，且四个边折起，横截面呈型，反射板既用于反射电磁波，同时还可作为馈电网络的固定平面。

所述馈电网络的印制板一面与反射板相连，另一面设有印制线，印制板与反射板为分离的部件，通过孔位固定组装而成。

所述馈电网络包含2套1/4功分网络，每个1/4功分网络包含3个1/2非隔离功分器；功分器的4个输出端留有小孔，L探针穿过小孔焊接于印制板上，从而构成了天线和馈线的连接关系。

天线单元为空气介质的微带贴片天线，水平向的两个L探针和短路销钉构成水平极化波的激励模式；垂直向的L探针和短路销钉形成垂直极化波。由于两个L探针激励的电流方向相反，故馈电时需加180°相差。因此二元天线阵的每一个辐射贴片共需要四个馈电激励点，亦即4个L型馈电探针，二元天线阵的射频端口数量为两个。

天线的驻波比如图5所示，在2300MHz～2600MHz驻波比小于1.5，2100MHz～2700MHz驻波比小于2，具有大带宽的特征。

天线双极化端口间隔离度大于35dB，如图6所示，隔离度较常规天线有很大优势。

仿真计算可知，双天线阵增益大于11dB，实现了比较高的增益。

天线E面(极化方向)电流可视为线电流，H面(垂直于极化方向)电流可视为点电流，因此E面方向图宽度比H面宽度宽得多。

天线高度小于23mm，具备低剖面的特征。天线的馈电网络采取微带线的形式，具有稳定可靠的特点。将这种天线形式应用于WLAN通信领域，取得了良好的使用效果。

附图说明

图1是本实用新型的平面结构示意图；

图2是本实用新型中馈电网络的拓扑结构图；

图3是本实例的L型探针示意图；

图4为本实例一分四功分器中3个一分二功分器之间的连接关系；

图5是本实用新型实施例的驻波比示意图；

图6是本实用新型实施例的隔离度示意图；

图7是本实用新型实施例的垂直极化俯仰面方向图；

图8是本实用新型实施例的垂直极化方位面方向图；

图9是本实用新型实施例的水平极化俯仰面方向图；

图10是本实用新型实施例的水平极化方位面方向图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种微带贴片天线，包括天线单元、反射板2、馈电网络，天线单元为两个，两个天线单元对称设置在反射板2上，且位于反射板2纵向中心线上；

天线单元包括辐射贴片11、L探针12、短路销钉13；

辐射贴片11呈正方形，其中对角的两个顶点位于反射板2纵向中心线上；

在辐射贴片11的中心部设置有四个短路销钉13，四个短路销钉13的连线构成一个正方形，其中处于对角的两个短路销钉13位于反射板2纵向中心线上；四个短路销钉13构成的正方形与正方形辐射贴片11的中心重合；短路销钉13一端与辐射贴片11连接，另一端固定在反射板上，

在每个短路销钉13的附近设有一个L探针12，四个L探针12的连接也构成一个正方形，其中处于对角的两个L探针12位于反射板2纵向中心线上，每个L探针12与最近的短路销钉13之间的间距相等，L探针12穿过反射板2上的反射板孔21，且不与反射板孔21接触，L探针12与反射板孔21之间的间隙由聚四氟乙烯介质固定，L探针12的L头端位于辐射贴片11与反射板2之间，且不与辐射贴片11、反射板2接触，而只为耦合关系。L探针12的另一端与馈电网络的印制板3上的印制线焊接。

所述反射板2整体呈矩形且四个边折起，横截面呈型。

所述馈电网络的印制板3一面与反射板2相连，另一面设有印制线，印制板与反射板为分离的部件，通过孔位固定组装而成。

所述馈电网络包含2套1/4功分网络，每个1/4功分网络包含3个1/2非隔离功分器；功分器的4个输出端留有小孔，L探针穿过小孔焊接于印制板3上。

设计金属贴片尺寸为44.04mm×44.04mm，距反射板上表面距离为11.26mm，L探针横向长度为10.46mm，，与短路销钉间隙为2.04mm，L探针宽度为1mm，短路销钉距贴片中心距离为6.25mm。两个天线单元间距为88mm，反射板宽110.93mm，反射板折边高22.26mm。

馈电网络印制线的拓扑结构如图2所示，分口A、B、E、F分别与天线单元中的L探针A、B、E、F相对应焊接，形成垂直极化波的天馈系统；A比B相位长180°，E比F相位长180°；分口C、D、G、H分别与天线中探针C、D、G、H相对应焊接，形成水平极化波的天线馈线系统；C比D相位长180°，G比H相位长180°。本实施例的垂直极化波的方向图如图7、8

实施例的水平极化波方向图如图9、10.

天线的尺寸为130mm×80mm×23mm，具有低剖面小型化特征。

L探针穿过反射板孔与反射板背后的印制板馈电网络焊接，反射板孔与L探针形成特性阻抗为50欧姆的同轴线激励。L探针、辐射贴片、短路销钉的结构设计共同决定了天线的谐振频率和带宽；两个天线单元的结构设计决定了天线垂直面波束宽度；反射板的结构设计决定了天线水平面波束宽度。反射板的折边可以缩小天线的横向尺寸，同时提高辐射波前后比。

其组装连接顺序为：2个辐射贴片由短路销钉固定于反射上，馈电网络通过螺钉固定于反射板背面，馈电网络的馈电点与反射板孔21位相对应，将8个L型探针从反射板正面穿过反射板，并用烙铁将探针与馈电网络焊接在一起，最后为2个射频端口分别焊接1个N型射频连接器。

采用上述方案后，本实用新型微带天线具有双极化、高增益、大带宽、低剖面的特点，频段覆盖2300MHz～2700MHz。天线的辐射方向为天线的轴向分别向两边25°(窄边方向)和27°(宽边方向)。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种微带贴片天线，其特征在于：包括天线单元、反射板(2)、馈电网络，

天线单元为两个，两个天线单元对称设置在反射板(2)上，且位于反射板(2)纵向中心线上；

天线单元包括辐射贴片(11)、L探针(12)、短路销钉(13)；

辐射贴片(11)呈正方形，其中对角的两个顶点位于反射板(2)纵向中心线上；

在辐射贴片(11)的中心部设置有四个短路销钉(13)，四个短路销钉(13)的连线构成一个正方形，其中处于对角的两个短路销钉(13)位于反射板(2)纵向中心线上；四个短路销钉(13)构成的正方形与正方形辐射贴片(11)的中心重合；短路销钉(13)一端与辐射贴片(11)连接，另一端固定在反射板上；

在每个短路销钉(13)的附近设有一个L探针(12)，四个L探针(12)的连接也构成一个正方形，其中处于对角的两个L探针(12)位于反射板(2)纵向中心线上，每个L探针(12)与最近的短路销钉(13)之间的间距相等，L探针(12)穿过反射板(2)上的反射板孔(21)，且不与反射板孔(21)接触，L探针(12)与反射板孔(21)之间的间隙由聚四氟乙烯介质填充，并固定L探针(12)，L探针(12)的L头端位于辐射贴片(11)与反射板(2)之间，且不与辐射贴片(11)、反射板(2)接触，L探针(12)的另一端与馈电网络的印制板(3)上的印制线焊接。

2.根据权利要求1所述的一种微带贴片天线，其特征在于：所述反射板(2)整体呈矩形且四个边折起，横截面呈型。

3.根据权利要求1所述的一种微带贴片天线，其特征在于：所述馈电网络的印制板(3)一面与反射板(2)相连，另一面设有印制线，印制板与反射板为分离的部件，通过孔位固定组装而成。

4.根据权利要求1所述的一种微带贴片天线，其特征在于：所述馈电网络包含2套1/4功分网络，每个1/4功分网络包含3个1/2非隔离功分器；功分器的4个输出端留有小孔，L探针穿过小孔焊接于印制板(3)上。