CN208548456U - 一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，该宽带定向圆极化天线包括：介质基板、金属地板、第一对称振子臂金属贴片、第二对称振子臂金属贴片、第一相移环、第三对称振子臂金属贴片、第四对称振子臂金属贴片、第二相移环、同轴线、第一开槽寄生贴片、第二开槽寄生贴片、第三开槽寄生贴片和第四开槽寄生贴片。该天线使用开槽寄生贴片技术在长方形交叉偶极子的基础上获得了较宽的圆极化带宽和良好的辐射方向图特性，能够显著提高系统的性能，该天线工作在1.36GHz到2.99GHz，可以应用于无线通信系统中。

Description

一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线。

背景技术

随着无线通信系统的发展，圆极化天线因其较好的极化匹配而受到越来越多的关注。而宽频带、低剖面的圆极化天线更容易满足无线通信系统的需求。

现有技术公开了一种双频宽波束双圆极化天线，包括正交下倾曲线偶极子圆极化天线和正交直线偶极子圆极化天线，正交下倾曲线偶极子圆极化天线具有左旋圆极化(LHCP)特性，正交直线偶极子圆极化天线具有右旋圆极化(RHCP)特性，正交下倾曲线偶极子圆极化天线位于正交直线偶极子圆极化天线上方，两者呈同轴层叠结构。

现有技术公开了一种宽波束毫米波圆极化天线，包括毫米波圆极化天线组件以及介质透镜，所述介质透镜设置在所述毫米波圆极化天线组件一侧并连接在所述毫米波圆极化天线组件上；并且，所述介质透镜上设有与所述毫米波圆极化天线组件的辐射口正对的凹面，所述凹面的开口背向所述辐射口。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，该天线使用开槽寄生贴片技术在长方形交叉偶极子的基础上获得了较宽的圆极化带宽和良好的辐射方向图特性，能够显著提高系统的性能，该天线工作在1.36GHz到2.99GHz，可以应用于无线通信系统中。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，该宽带定向圆极化天线包括：

介质基板和金属地板，二者相互平行且上下间隔设置；

位于所述介质基板上方的第一对称振子臂金属贴片、第二对称振子臂金属贴片和第一相移环，所述第一对称振子臂金属贴片和第二对称振子臂金属贴片通过所述第一相移环垂直相连；

位于所述介质基板和金属地板之间的第三对称振子臂金属贴片、第四对称振子臂金属贴片和第二相移环，所述第三对称振子臂金属贴片和第四对称振子臂金属贴片通过所述第二相移环垂直相连，所述第一对称振子臂金属贴片、第二对称振子臂金属贴片、第三对称振子臂金属贴片和第四对称振子臂金属贴片组成的两对对称振子相互垂直，将介质基板的上方空间沿竖直方向分隔形成四个容纳区域；

同轴线，穿接于所述金属地板和介质基板之间，所述第一相移环套接在所述同轴线内芯的外周，所述第二相移环套接在所述同轴线外皮的外周；

第一开槽寄生贴片、第二开槽寄生贴片、第三开槽寄生贴片和第四开槽寄生贴片，分别设置于四个容纳区域中且与介质基板上表面相贴合。

可选的，所述第一相移环和第二相移环均设置有缺口且为270°。

可选的，所述第一对称振子臂金属贴片、第二对称振子臂金属贴片、第三对称振子臂金属贴片和第四对称振子臂金属贴片各自独立地为铝片或铜片。

可选的，所述第一对称振子臂金属贴片、第二对称振子臂金属贴片、第三对称振子臂金属贴片和第四对称振子臂金属贴片各自独立地为削角方片，该削角方片最接近同轴线和最远离同轴线的两角为方角，其余两角为削角。

可选的，所述方片中设置有开槽，该开槽的一端靠近一个金属贴片，另一端向远离四个金属贴片的方向延伸。

本实用新型实施例具有如下优点：

1、采用了寄生贴片开槽技术较为明显地拓宽了天线的工作带宽，天线的辐射性能在工作频带内也较为稳定。

2、本实用新型实施例的宽带定向圆极化天线，具有结构简单容易加工，体积小，重量轻，低成本等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的天线顶层俯视图。

图2为本实用新型实施例1提供的天线剖面侧视图(图1中A-A剖面图)。

图3为本实用新型实施例1提供的天线底层俯视图。

图4为本实用新型实施例6提供的天线的S参数图。

图5为本实用新型实施例6提供的天线的轴比图。

图6为本实用新型实施例6提供的天线的增益图。

图7为本实用新型实施例6提供的天线在1.5GHz时XOZ面的方向图。

图8为本实用新型实施例6提供的天线在2.8GHz时XOZ面的方向图。

图中：1、介质基板；2、金属地板；3、第一对称振子臂金属贴片；4、第二对称振子臂金属贴片；5、第三对称振子臂金属贴片；6、第四对称振子臂金属贴片；7、第一开槽寄生贴片；8、第二开槽寄生贴片；9、第三开槽寄生贴片；10、第四开槽寄生贴片；11、第一相移环；12、第二相移环；13、同轴线；14、SMA接头。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，如图1-3所示，该宽带定向圆极化天线包括：介质基板1和金属地板2，二者相互平行且上下间隔设置；位于所述介质基板1上方的第一对称振子臂金属贴片3、第二对称振子臂金属贴片4和第一相移环12，所述第一对称振子臂金属贴片3和第二对称振子臂金属贴片4通过所述第一相移环12垂直相连；位于所述介质基板1和金属地板2之间的第三对称振子臂金属贴片5、第四对称振子臂金属贴片6和第二相移环11，所述第三对称振子臂金属贴片5和第四对称振子臂金属贴片6通过所述第二相移环11垂直相连，所述第一对称振子臂金属贴片3、第二对称振子臂金属贴片4、第三对称振子臂金属贴片5和第四对称振子臂金属贴片6组成的两对对称振子相互垂直，将介质基板1的上方空间沿竖直方向分隔形成四个容纳区域；同轴线13，穿接于所述金属地板2和介质基板1之间，所述第一相移环12套接在所述同轴线13内芯的外周，所述第二相移环11套接在所述同轴线13外皮的外周；第一开槽寄生贴片7、第二开槽寄生贴片8、第三开槽寄生贴片9和第四开槽寄生贴片10，分别设置于四个容纳区域中且与介质基板1上表面相贴合。所述宽带定向圆极化天线还包括SMA接头14，所述SMA接头14由下至上穿过所述金属地板2与所述同轴线13相连。

与现有技术相比，本实用新型结构简单，易于加工，成本低廉，并具有较宽阻抗带宽，轴比带宽和增益带宽。其远区辐射方向图在公用带宽内较为稳定，因此可适用于宽频带的无线通信系统中。

实施例2

本实施例提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，所述第一对称振子臂金属贴片3、第二对称振子臂金属贴片4、第三对称振子臂金属贴片5和第四对称振子臂金属贴片6各自独立地为铝片或铜片，形状优选为长条形或扇形。

实施例3

本实施例提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，所述第一对称振子臂金属贴片3、第二对称振子臂金属贴片4、第三对称振子臂金属贴片5和第四对称振子臂金属贴片6各自独立地为削角方片，该削角方片最接近同轴线13和最远离同轴线13的两角为方角，其余两角为削角，即在天线辐射边缘相对角位置处设置有切角。

所述方片中设置有开槽，该开槽的一端靠近一个金属贴片，另一端向远离四个金属贴片的方向延伸。所述开槽寄生金属贴片在其辐射边缘相对位置处设置有方形槽，通过调整所述方形槽的旋转角度可改善圆极化工作带宽。

所述第一对称振子臂金属贴片3、第二对称振子臂金属贴片4、第三对称振子臂金属贴片5和第四对称振子臂金属贴片6关于原点(同轴线)对称，相互之间的距离相等。

实施例4

本实施例提供一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，本实施例中，介质地板长为150毫米、宽为150毫米，天线整体高度为37.5毫米。介质基板1的介电常数为2.65，介质板的长度为110毫米，宽度为110毫米，厚度为0.8毫米。四个十字形交叉对称振子臂金属贴片(3、4、5、6)分别印刷在介质基板1的上下表面，其振子臂长为26.5毫米，宽为5.2毫米。开槽寄生金属贴片(7、8、9、10)分别由长是44.3毫米、宽为29.5毫米的长方形裁去两个直角三角形和一个长方形形成的。其中三角形的两边长为9毫米和13毫米，长方形的长和宽为39.3毫米和2毫米。相移环半径为4.4毫米，宽度为0.3毫米。尺寸如上所述，最后将SMA接头的外皮焊接到金属接地板上，完成本实施例的应用于无线通信系统中的宽带圆极化定向天线。

实施例6

本实用新型可通过以下仿真进一步说明：

1、仿真内容

利用仿真软件对上述实施例应5用于无线通信系统中的宽带圆极化定向天线的S参数曲线、轴比曲线、增益、远场辐射方向图进行仿真计算。

2、仿真结果

图4为本实用新型天线的S参数曲线图。所述的SMA接头位信号输入端口。通过图4可看出，本实用新型天线的-10dB阻抗匹配带宽为97.29％(1.23-3.56GHz)，可以覆盖较宽的无线通信频段。

图5为本天线的轴比曲线。可以看出，本实用新型天线的3dB轴比带宽为74.9％(1.36-2.99GHz)，且轴比带宽完全被阻抗带宽覆盖，因此共用的工作带宽为74.9％(1.36-2.99GHz)。

图6为天线在工作频段内主辐射方向的增益图。可以看出，本实用新型天线在轴比带宽内增益稳定在7-10dB范围内，满足普通无线通信系统的需求。

图7和图8分别为本天线在频率为1.5GHz和2.8GHz时天线在XOZ面的方向图。可以看出，本天线在工作频段内具有较为稳定的方向图，说明本实用新型应用于无线通信系统中的宽带圆极化定向天线具有良好的辐射特性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种带有开槽寄生贴片的宽带定向圆极化天线，其特征在于，该宽带定向圆极化天线包括：

介质基板(1)和金属地板(2)，二者相互平行且上下间隔设置；

位于所述介质基板(1)上方的第一对称振子臂金属贴片(3)、第二对称振子臂金属贴片(4)和第一相移环(12)，所述第一对称振子臂金属贴片(3)和第二对称振子臂金属贴片(4)通过所述第一相移环(12)垂直相连；

位于所述介质基板(1)和金属地板(2)之间的第三对称振子臂金属贴片(5)、第四对称振子臂金属贴片(6)和第二相移环(11)，所述第三对称振子臂金属贴片(5)和第四对称振子臂金属贴片(6)通过所述第二相移环(11)垂直相连，所述第一对称振子臂金属贴片(3)、第二对称振子臂金属贴片(4)、第三对称振子臂金属贴片(5)和第四对称振子臂金属贴片(6)组成的两对对称振子相互垂直，将介质基板(1)的上方空间沿竖直方向分隔形成四个容纳区域；

同轴线(13)，穿接于所述金属地板(2)和介质基板(1)之间，所述第一相移环(12)套接在所述同轴线(13)内芯的外周，所述第二相移环(11)套接在所述同轴线(13)外皮的外周；

第一开槽寄生贴片(7)、第二开槽寄生贴片(8)、第三开槽寄生贴片(9)和第四开槽寄生贴片(10)，分别设置于四个容纳区域中且与介质基板(1)上表面相贴合。

2.根据权利要求1所述的宽带定向圆极化天线，其特征在于，所述第一相移环(12)和第二相移环(11)均设置有缺口且为270°。

3.根据权利要求1所述的宽带定向圆极化天线，其特征在于，所述第一对称振子臂金属贴片(3)、第二对称振子臂金属贴片(4)、第三对称振子臂金属贴片(5)和第四对称振子臂金属贴片(6)各自独立地为铝片或铜片。

4.根据权利要求1所述的宽带定向圆极化天线，其特征在于，所述第一对称振子臂金属贴片(3)、第二对称振子臂金属贴片(4)、第三对称振子臂金属贴片(5)和第四对称振子臂金属贴片(6)各自独立地为削角方片，该削角方片最接近同轴线(13)和最远离同轴线(13)的两角为方角，其余两角为削角。

5.根据权利要求4所述的宽带定向圆极化天线，其特征在于，所述方片中设置有开槽，该开槽的一端靠近一个金属贴片，另一端向远离四个金属贴片的方向延伸。