CN205211951U - 一种采用u型微带馈电的双极化宽带缝隙天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，包括介质基板、位于介质基板下方的反射地板、以及位于之间的第一同轴线、第二同轴线、第一支撑柱和第二支撑柱，介质基板的下层为金属地板，其上设置有第一缝隙和第二缝隙，二者垂直交叉构成十字形的缝隙天线，用于完成天线信号的发射或接收；介质基板的上层设置有第一馈电微带线和第二馈电微带线；第一同轴线和第二同轴线包括内导体和外导体；天线信号从第一同轴线和第二同轴线底端的内导体穿过发射地板上的过孔，通过SMA头接入或接出。该双极化缝隙天线将阻抗带宽提高到70％，而且天线的辐射方向图保持稳定，结构简单易加工，在无线通信领域有很好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及宽带的、双极化的缝隙天线技术领域，特别涉及一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线。
背景技术
天线是无线设备中用来发射和接受电磁波的设备，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。随着通信技术的不断发展，无线通信中传输的信息量越来越多，宽频带、智能化、低成本是未来天线的发展方向。双极化天线在现代雷达和无线通信系统中有很广泛的应用。将两个极化方向的信号结合起来可以对抗多径衰落，提高系统的稳定性和信道的容量。目前已经有了各种各样的宽带双极化天线，但结构比较复杂。
2005年，Steven(Shichang)Gao等人在IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION上发表题为“Dual-polarizedbroad-bandmicrostripantennasfedbyproximitycoupling”的文章中，作者提出了一种接近缝隙耦合馈电的双极化微带天线，分数带宽为22％，两个端口的隔离度在-34dB以下。
2004年，HangWong等人在IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION上发表题为“Designofdual-polarizedL-probepatchantennaarrayswithhighisolation”的文章中提出了一种双极化具有高隔离度双极化天线阵列。该天线采用L型探针馈电，分数带宽为23.8％。
2015年，YanWang等人在IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION上发表题为“Dual-PolarizedSlot-CoupledMicrostripAntennaArrayWithStableActiveElementPattern”的文章中提出了一种双极化缝隙耦合微带天线阵列。该天线在1.69GHz-2.21GHz的范围内驻波小于2。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，该天线为宽带的、双极化的缝隙天线，馈电形式为对称的微带耦合馈电，该天线应用于1200MHz-2600MHz的通信频段，在现代雷达和无线通信的基站天线领域具有潜在的应用价值，该天线采用PCB板进行加工，与常用的双极化天线相比具有更加简单的结构。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，包括介质基板1、位于介质基板下方的反射地板2、以及位于介质基板1与反射地板2之间的第一同轴线3a、第二同轴线3b、第一支撑柱3c和第二支撑柱3d，所述介质基板1的下层为金属地板1a，所述金属地板1a上设置有第一缝隙4a和第二缝隙4b，其中，所述第一缝隙4a和所述第二缝隙4b垂直交叉构成十字形的缝隙天线4，用于完成天线信号的发射或接收；
所述介质基板1的上层设置有第一馈电微带线5a和第二馈电微带线5b；
所述第一同轴线3a和所述第二同轴线3b包括内导体和外导体；
所述反射地板2与所述第一同轴线3a以及所述第二同轴线3b连接的位置开设有第一过孔2a和第二过孔2b，所述第一同轴线3a和所述第二同轴线3b的底端内导体通过所述第一过孔2a和第二过孔2b穿过所述反射地板2；
所述介质基板1与所述第一同轴线3a以及所述第二同轴线3b连接的位置开设有第一通孔7a和第二通孔7b，
所述第一同轴线3a的内导体穿过所述第一通孔7a后与所述介质基板1上层的第一馈电微带线5a相连，所述第二同轴线3b的内导体穿过所述第二通孔7b后与所述介质基板1上层的所述第二馈电微带线5b相连，天线信号从所述第一同轴线3a和所述第二同轴线3b底端的内导体，通过SMA头接入或接出。
进一步地，所述第一馈电微带线5a和第二馈电微带线5b分别以所述第一缝隙4a和所述第二缝隙4b为中心对称设置。
进一步地，所述第一馈电微带线5a和所述第二馈电微带线5b呈U字型，所述第一通孔7a位于所述第一馈电微带线5a的U字型底端中心，所述第二通孔7b位于所述第二馈电微带线5b的的U字型底端中心。
进一步地，所述介质基板1为PCB板，所述反射地板2为纯金属导体，所述第一支撑柱3c和第二支撑柱3d为纯金属导体。
进一步地，所述第一同轴线3a和所述第二同轴线3b的外导体用于连接所述介质基板1的下层金属地板1a和所述反射地板2。
进一步地，所述第一同轴线3a、所述第二同轴线3b、所述第一支撑柱3c和所述第二支撑柱3d相互平行，所述介质基板1和所述反射地板2相互平行，所述第一同轴线3a、所述第二同轴线3b、所述第一支撑柱3c和所述第二支撑柱3d与所述介质基板1和所述反射地板2相互垂直。
进一步地，所述介质基板1上所述第一馈电微带线5a和所述第二馈电微带线5b交叉位置处设置有第一金属过孔6a，使其中一条馈电微带线从所述介质基板1的下层穿过。
进一步地，所述介质基板1上与所述第一金属过孔6a水平对称、垂直对称和对角线对称的三个位置处分别设置有第二金属过孔6b、第三金属过孔6c、第四金属过孔6d和对应的跨线。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)本实用新型提出的一种U型微带馈电的双极化缝隙天线，具有宽频带、结构简单、易加工、成本低等特点，为通信天线的设计提供了一种新的思路。
2)本实用新型提出的一种U型微带馈电的双极化缝隙天线，在保证隔离度、方向图性能良好的情况下，进一步拓展天线的阻抗带宽，将阻抗带宽提高到70％，而且天线的辐射方向图保持稳定，在无线通信领域有很好的应用前景。
附图说明
图1(a)是实施例提出的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线的立体结构图；
图1(b)是实施例提出的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线的另一立体结构图；
图2(a)是实施例提出的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线分离后的立体结构图；
图2(b)是实施例提出的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线分离后的另一立体结构图；
图3是实施例中介质基板的俯视图；
图4是实施例中介质基板的仰视图；
图5是实施例中四根支撑柱的立体结构图；
图6是实施例中反射地板的立体结构图；
1---介质基板，1a---金属地板，2---反射地板，2a---第一过孔，2b---第二过孔，3a---第一同轴线，3b---第二同轴线，3c---金属柱，3d---金属柱，4a---第一缝隙，4b---第二缝隙，4---缝隙天线，5a---第一馈电微带线，5b---第二馈电微带线，6a---第一金属过孔，6b---第二金属过孔，6c---第三金属过孔，6d---第四金属过孔，7a---第一通孔，7b---第二通孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
本实施例公开了一种宽带的、双极化的缝隙天线，馈电形式为对称的微带耦合馈电。该天线应用于1200MHz-2600MHz的通信频段，在现代雷达和无线通信的基站天线领域具有潜在的应用价值。天线采用PCB板进行加工，与常用的双极化天线相比具有更加简单的结构。
如图1至图6所示，本实施例中采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，包括介质基板1、位于介质基板下方的反射地板2以及位于介质基板1与反射地板2之间的四根支撑柱3a、3b、3c、3d，上述四根支撑柱3a、3b、3c、3d相互平行，其中两根支撑柱3a、3b是用于馈电的第一同轴线和第二同轴线，有内导体和外导体。另外两根支撑柱3c、3d是单导体的第一金属柱以及第二金属柱。从外部看，四根支撑柱是圆柱体，且直径都是一样的。
其中，介质基板1是一块PCB板，介质基板1的下层是金属地板1a，金属地板1a上开了第一缝隙4a和第二缝隙4b，其中，第一缝隙4a和第二缝隙4b垂直交叉构成十字形的缝隙作为缝隙天线4，介质基板1的上层是以第一缝隙4a为对称中心的第一馈电微带线5a和以第二缝隙4b为对称中心的第二馈电微带线5b。其中，第一馈电微带线5a和第二馈电微带线5b都为U字型。由于两个端口之间的馈电微带线会有交叉，所以在交叉的地方打了第一金属过孔6a，使其中一条馈电微带线从介质基板1的下层穿过，避免交叉。交叉的地方只有一处，但为了保证天线结构的对称，在与该处第一金属过孔6a水平对称、垂直对称和对角线对称的金属地板1a的三个位置都设置有第二金属过孔6b，第三金属过孔6c，第四金属过孔6d和对应的跨线。
其中，四根支撑柱3a、3b、3c、3d连接缝隙天线4和反射地板2。其中，介质基板1上开设有第一通孔7a和第二通孔7b，所述第一通孔7a位于第一馈电微带线5a的U字型底端中心，所述第二通孔7b位于第二馈电微带线5b的U字型底端中心。其中，第一同轴线3a的内导体穿过第一通孔7a后与介质基板1上层的第一馈电微带线5a相连，第二同轴线3b的内导体穿过第二通孔7b后与介质基板1上层的第二馈电微带线5b相连。
其中，反射地板2，是纯金属导体。反射地板2与第一同轴线3a以及第二同轴线3b连接的位置开了第一过孔2a和第二过孔2b，用于连接馈电的输入接口。
其中，第一同轴线3a的外导体和第二同轴线3b的外导体用于连接介质基板1的下层金属地板1a和反射地板2。
所述金属地板1a上开的第一缝隙4a和第二缝隙4b垂直交叉构成十字形的缝隙作为缝隙天线4，完成天线信号的发射或接收；信号从第一同轴线3a和第二同轴线3b底端的内导体，通过SMA头接入或接出。
上述实施例中，所述PCB板采用FR-4、聚酰亚胺、聚四氟乙烯玻璃布和共烧陶瓷任意一种材料构成；所述金属地板1a、第一同轴线3a与第二同轴线3b的内和外导体、支撑柱3c、3d采用的金属为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，包括介质基板(1)、位于介质基板下方的反射地板(2)、以及位于介质基板(1)与反射地板(2)之间的第一同轴线(3a)、第二同轴线(3b)、第一支撑柱(3c)和第二支撑柱(3d)，其特征在于，所述介质基板(1)的下层为金属地板(1a)，所述金属地板(1a)上设置有第一缝隙(4a)和第二缝隙(4b)，其中，所述第一缝隙(4a)和所述第二缝隙(4b)垂直交叉构成十字形的缝隙天线(4)，用于完成天线信号的发射或接收；
所述介质基板(1)的上层设置有第一馈电微带线(5a)和第二馈电微带线(5b)；
所述第一同轴线(3a)和所述第二同轴线(3b)包括内导体和外导体；
所述反射地板(2)与所述第一同轴线(3a)以及所述第二同轴线(3b)连接的位置开设有第一过孔(2a)和第二过孔(2b)，所述第一同轴线(3a)和所述第二同轴线(3b)的底端内导体通过所述第一过孔(2a)和第二过孔(2b)穿过所述反射地板(2)；
所述介质基板(1)与所述第一同轴线(3a)以及所述第二同轴线(3b)连接的位置开设有第一通孔(7a)和第二通孔(7b)，
所述第一同轴线(3a)的内导体穿过所述第一通孔(7a)后与所述介质基板(1)上层的第一馈电微带线(5a)相连，所述第二同轴线(3b)的内导体穿过所述第二通孔(7b)后与所述介质基板(1)上层的所述第二馈电微带线(5b)相连，天线信号从所述第一同轴线(3a)和所述第二同轴线(3b)底端的内导体，通过SMA头接入或接出。
2.根据权利要求1所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述第一馈电微带线(5a)和第二馈电微带线(5b)分别以所述第一缝隙(4a)和所述第二缝隙(4b)为中心对称设置。
3.根据权利要求2所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述第一馈电微带线(5a)和所述第二馈电微带线(5b)呈U字型，所述第一通孔(7a)位于所述第一馈电微带线(5a)的U字型底端中心，所述第二通孔(7b)位于所述第二馈电微带线(5b)的U字型底端中心。
4.根据权利要求1所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述介质基板(1)为PCB板，所述反射地板(2)为纯金属导体，所述第一支撑柱(3c)和第二支撑柱(3d)为纯金属导体。
5.根据权利要求1所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述第一同轴线(3a)和所述第二同轴线(3b)的外导体用于连接所述介质基板(1)的下层金属地板(1a)和所述反射地板(2)。
6.根据权利要求1所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述第一同轴线(3a)、所述第二同轴线(3b)、所述第一支撑柱(3c)和所述第二支撑柱(3d)相互平行，所述介质基板(1)和所述反射地板(2)相互平行，所述第一同轴线(3a)、所述第二同轴线(3b)、所述第一支撑柱(3c)和所述第二支撑柱(3d)与所述介质基板(1)和所述反射地板(2)相互垂直。
7.根据权利要求3所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述介质基板(1)上所述第一馈电微带线(5a)和所述第二馈电微带线(5b)交叉位置处设置有第一金属过孔(6a)，使其中一条馈电微带线从所述介质基板(1)的下层穿过。
8.根据权利要求7所述的一种采用U型微带馈电的双极化宽带缝隙天线，其特征在于，
所述介质基板(1)上与所述第一金属过孔(6a)水平对称、垂直对称和对角线对称的三个位置处分别设置有第二金属过孔(6b)、第三金属过孔(6c)、第四金属过孔(6d)和对应的跨线。
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