CN210296620U - 一种宽带双圆极化贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带双圆极化贴片天线，通过在天线层上设置辐射贴片，在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置由导体材料构成的包括N个T形馈出端、两个一形馈入端、及幅相处理电路的馈电电路，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交，幅相处理电路将N个T形馈出端和N个一形馈入端互联形成环路。可以使得相邻两个T形馈出端结合对应的H形馈电缝隙激励出2个正交的、幅度相等的、且相位差为90度的信号，实现采用简单的馈电电路结构即可使贴片天线具有良好的宽带圆极化功能，具有降低宽带圆极化天线的加工难度和提升宽带圆极化天线性能的技术效果。

Description

一种宽带双圆极化贴片天线

技术领域

本实用新型涉及微波毫米波天线领域，特别是涉及一种宽带双圆极化贴片天线。

背景技术

目前，微带贴片天线因其具有体积小、重量轻、剖面低易于与各种载体共形等优点正日趋在通信领域得到广泛应用。尤其是采用微带叠层贴片的形式在微波毫米波等无线收发系统中可以使天线在低空间占比基础上还能拥有较好的信号收发性能，因此非常方便于在宽带、高集成化的高频段宽带通信系统中的运用。

但是，由于常规的微带天线带宽较窄，介质基片对天线性能的性能影响大，贴片天线的宽带性能及圆极化性能非常难以同时实现，目前通常采用设计辐射贴片的形状结构以及天线的馈电结构来解决上述问题。然而，现有的宽带双圆极化贴片天线中的馈电结构通常设计较复杂，在贴片天线中的铺设布置繁琐，加工复杂度较高，由此会造成贴片天线的加工效率较低，且影响贴片天线的最佳性能的技术问题。

可见，现有技术中存在着在传统的宽带双圆极化贴片天线因其馈电结构复杂，由此造成宽带双圆极化贴片天线的制作工艺繁琐且降低最佳通信效果的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种宽带双圆极化贴片天线，用以解决现有技术中存在着在传统的宽带双圆极化贴片天线因其馈电结构复杂，由此造成宽带双圆极化贴片天线的制作工艺繁琐且降低最佳通信效果的技术问题。

本申请提供了一种宽带双圆极化贴片天线，包括：

天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为对称的多边形或圆形；

馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层、以及分别贴附设置在所述馈电介质层两侧表面上的第一馈电层和第二馈电层，所述第一馈电层为包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，所述第二馈电层包括由导体材料构成的馈电电路，所述馈电电路包括N个T形馈出端、 N个一形馈入端、及幅相处理电路，所述幅相处理电路将所述N个T形馈出端和N个一形馈入端互联形成环路；

其中，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应相交，且每个T形馈出端的横臂与对应相交的H形馈电缝隙的横臂平行且不重叠；所述一形馈入端在所述第一馈电层上的投影与所述H形馈电缝隙不重叠；所述馈电电路中的相邻两个T形馈出端的横臂互相垂直，和/或所述馈电电路中的一形馈入端处于同一直线上；所述幅相处理电路用以对其所在馈电电路内传输的信号进行幅相处理，以使所述馈电电路中经N个 T形馈出端分别传输的信号幅度相同且信号相位相差90°；所述第一馈电层处于所述天线介质基片和所述馈电介质层之间，N为大于等于2的整数。

可选地，所述天线层包括：

第一辐射层，包括第一介质基片及设置在所述第一介质基片一侧表面上的第一辐射贴片；

第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片的另一侧表面上，包括第二介质基片及设置在所述第二介质基片上的第二辐射贴片；

其中，所述第二辐射贴片处于所述第一介质基片与所述第二介质基片之间，所述第一辐射贴片的面积大于所述第二辐射贴片的面积，所述第二辐射贴片在所述第一辐射贴片中的投影位于所述第一辐射贴片内。

可选地，在所述第一辐射层的边缘位置设置有第一金属条带结构；和/或在所述第二辐射层的边缘位置设置有第二金属条带结构；

其中，所述第一金属条带结构将所述第一辐射贴片包围在内且所述第一辐射贴片与所述第一金属条带结构之间存在间隙，所述第二金属条带结构将所述第二辐射贴片包围在内且所述第二辐射贴片与所述第二金属条带结构之间存在间隙，所述间隙的宽度大于等于0.5毫米。

可选地，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片为正方形，且所述第一金属条带结构与所述第二金属条带结构为矩形。

可选地，所述第一介质基片与所述第二介质基片为介电常数属于1-100，低损耗角正切数值小于等于0.003的微波PCB材料。

可选地，所述贴片天线还包括：

至少四个第一金属通孔，设置在所述天线层和馈电层的边缘位置上，以将所述辐射贴片、所述N个H形馈电缝隙、以及所述馈电电路分别包围在内。

可选地，所述馈电层还包括：

至少一个第二金属通孔，贯通设置在所述馈电层的内部，且位于每相邻两个H形馈电缝隙之间、以及位于每相邻两个T形馈出端之间。

可选地，所述馈电介质层为介质基片或陶瓷片。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置由导体材料构成的包括N个T形馈出端、两个一形馈入端、及幅相处理电路的馈电电路，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交，幅相处理电路将N个T形馈出端和N个一形馈入端互联形成环路。通过上述结构可以使得相邻两个T形馈出端结合对应的H形馈电缝隙激励出2个正交的、幅度相等的、且相位差为90 度的信号，由此可以实现采用简单的馈电电路结构即可使贴片天线具有非常良好的宽带圆极化功能，因此具有降低宽带圆极化天线的加工难度和提升宽带圆极化天线性能的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种宽带双圆极化贴片天线的每层结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种宽带双圆极化贴片天线的天线层的透视结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种宽带双圆极化贴片天线的馈电层的透视结构图。

具体实施方式

本申请提供一种宽带双圆极化贴片天线，用以解决现有技术中存在着在传统的宽带双圆极化贴片天线因其馈电结构复杂，由此造成宽带双圆极化贴片天线的制作工艺繁琐且降低最佳通信效果的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置由导体材料构成的包括N个T形馈出端、两个一形馈入端、及幅相处理电路的馈电电路，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交，幅相处理电路将N个T形馈出端和 N个一形馈入端互联形成环路。通过上述结构可以使得相邻两个T形馈出端结合对应的H形馈电缝隙激励出2个正交的、幅度相等的、且相位差为90 度的信号，由此可以实现采用简单的馈电电路结构即可使贴片天线具有非常良好的宽带圆极化功能，因此具有降低宽带圆极化天线的加工难度和提升宽带圆极化天线性能的技术效果。

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1、图2、和图3，本申请实施例一提供一种宽带双圆极化贴片天线，包括：

天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为对称的多边形或圆形；

馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层、以及分别贴附设置在所述馈电介质层121两侧表面上的第一馈电层122 和第二馈电层123，所述第一馈电层122为包括N个H形馈电缝隙1221的导体材料层，所述第二馈电层123包括由导体材料构成的馈电电路，所述馈电电路包括N个T形馈出端1231、N个一形馈入端1232、及幅相处理电路1233，所述幅相处理电路1233将所述N个T形馈出端1231和N个一形馈入端1232 互联形成环路；

其中，每个T形馈出端1231在所述第一馈电层122上的投影与一个H 形馈电缝隙1221分别一一对应相交，且每个T形馈出端1231的横臂与对应相交的H形馈电缝隙1221的横臂平行且不重叠；所述一形馈入端1232在所述第一馈电层122上的投影与所述H形馈电缝隙1221不重叠；所述馈电电路中的相邻两个T形馈出端1231的横臂互相垂直，和/或所述馈电电路中的一形馈入端1232处于同一直线上；所述幅相处理电路1233用以对其所在馈电电路内传输的信号进行幅相处理，以使所述馈电电路中经相邻两个T形馈出端1231分别传输的信号幅度相同且信号相位相差90°；所述第一馈电层 122处于所述天线介质基片和所述馈电介质层121之间，N为大于等于2的整数。

需要指出的是，本申请实施例中的H形馈电缝隙1221、T形馈出端1231、以及一形馈入端1232的数量分别为2个，而所述幅相处理电路1233可以是指分别将两个T形馈出端1231和两个一形馈入端1232顺序连通形成环路的 4段中间电路部分，而该4段中间电路部分其具体布局形状可以为U形，如图3所示。由于现有技术中所述幅相处理电路1233可以为多种形式，只需要与本申请实施例中的T形馈出端1231、一形馈入端1232结合应用达到使相邻两个T形馈出端1231分别传输的信号幅度相同且信号相位相差90°的功能即可，本申请实施例中不作进一步限定。

在实际应用过程中，当本申请实施例中的贴片天线进行信号发射工作时，信号可以从所述馈电电路中的一个一形馈入端1232输入，而另一个一形馈入端1232可以连接匹配负载，以使馈电电路正常运行。经其中一个一形馈入端 1232输入的信号首先经电路结构功分为两路信号，再分别通过对应通路上的幅相处理电路1233分别处理后成为幅度相等、相位相差90°的两路信号，并继续分别传输到对应的两个T形馈出端1231的横臂位置，进一步通过辐射馈送的方式传输到对应的H形馈电缝隙1221，最后由辐射贴片辐射到空间中。如图1所示，由于两个H形馈电缝隙1221之间的横臂互相垂直，并且两个T 形馈出端1231之间的横臂互相垂直，因此2个H形馈电缝隙1221的摆放方向相差90°，对应的T形馈出端1231的摆放方向也相差90°，两路信号可以基于其分别在对应的T形馈出端1231中所传输的路径方向，成为两路正交的信号；可见，经上述处理后，本申请实施例中的贴片天线可以实现激励出 2个正交的、幅度相等的、且相位差为90度的两路信号，由此实现天线的圆极化功能。

再由于天线的工作模式可以为互易的，因此在接收信号过程中也可以按照上述相反的过程实现信号接收工作。

同时，在实际操作时可以通过控制H形馈电缝隙1221的缝隙长度、宽度、以及在所述第一馈电层122上的所处位置，实现本申请实施例中的贴片天线与不同宽带信号之间的匹配；另一方面，还可以通过控制T形馈出端1231 的长度、宽度、以及在所述第二馈电层123上的所处位置，而进一步实现贴片天线与不同宽带信号之间的匹配程度。

由此可见，本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置由导体材料构成的包括N个T形馈出端、两个一形馈入端、及幅相处理电路的馈电电路，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交，幅相处理电路将N个T形馈出端和N个一形馈入端互联形成环路。通过上述结构可以使得相邻两个T形馈出端结合对应的H形馈电缝隙激励出2个正交的、幅度相等的、且相位差为90度的信号，由此可以实现采用简单的馈电电路结构即可使贴片天线具有非常良好的宽带圆极化功能，因此具有降低宽带圆极化天线的加工难度和提升宽带圆极化天线性能的技术效果。

进一步地，本申请实施例中的所述天线层包括：

第一辐射层，包括第一介质基片1110及设置在所述第一介质基片1110 一侧表面上的第一辐射贴片1111；

第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片1110的另一侧表面上，包括第二介质基片1120及设置在所述第二介质基片1120上的第二辐射贴片1121；

其中，所述第二辐射贴片处于所述第一介质基片1110与所述第二介质基片之间，所述第一辐射贴片的面积大于所述第二辐射贴片的面积，所述第二辐射贴片在所述第一辐射贴片中的投影位于所述第一辐射贴片内。

通过加设寄生贴片(也就是所述第一辐射贴片)可以进一步提升贴片天线的辐射效果，降低天线损耗。

再进一步地，在所述第一辐射层的边缘位置设置有第一金属条带结构1112；和/或在所述第二辐射层的边缘位置设置有第二金属条带结构1122；

其中，所述第一金属条带结构1112将所述第一辐射贴片1111包围在内且所述第一辐射贴片1111与所述第一金属条带结构1112之间存在间隙，所述第二金属条带结构1122将所述第二辐射贴片1121包围在内且所述第二辐射贴片1121与所述第二金属条带结构1122之间存在间隙，所述间隙的宽度大于等于0.5毫米。

在实际操作过程中，所述第一金属条带结构1112和所述第二金属条带结构1122所围成的形状可以为矩形、正方形、圆形、甚至多边形等等，只要形成一个封闭的环状结构即可，本申请实施例中的技术方案不作进一步的限制。通过设置所述第一金属条带结构1112和所述第二金属条带结构1122，可以有效提高辐射贴片的隔离度，进一步使得本申请实施例中的贴片天线具备宽角扫描的能力。

具体在本申请实施例中，所述第一辐射贴片1111与所述第二辐射贴片 1121为正方形，且所述第一金属条带结构1112与所述第二金属条带结构1122 为矩形，由此可以起到提高空间布局合理性的技术效果。

再进一步的，所述第一介质基片1110与所述第二介质基片1120为介电常数属于1-100，低损耗角正切数值小于等于0.003的微波PCB材料。由此可以达到优选的材料状态，进一步提升贴片天线的整体通信性能。

本申请实施例中的贴片天线还包括：

至少四个第一金属通孔103，设置在所述天线层和馈电层的边缘位置上，以将所述辐射贴片、所述N个H形馈电缝隙1221、以及所述馈电电路分别包围在内。以及所述馈电层还包括至少一个第二金属通孔104，贯通设置在所述馈电层的内部，且位于每相邻两个H形馈电缝隙1221之间、以及位于每相邻两个T形馈出端之间。

通过所述第一金属通孔103可以提高整个单元贴片天线与其他电性部件之间的隔离度；而通过所述第二金属通孔104可以提高H形馈电缝隙1221、以及T形馈电结构之间的隔离度。因此本申请实施例中的技术方案还具有进一步提升贴片天线内的信号传输性能，降低损耗的技术效果。

需要指出的是，所述馈电介质层121可以为介质基片或陶瓷片，用户可以根据需要而自行设置。在本申请实施例中，所述馈电介质层121、所述第一介质基片1110、以及所述第二介质基片1120均为微波PCB材料的介质基片。而所述导体材料具体可以是铜片、镀银材料、或其他导电性能较佳的材料。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的实用新型范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种宽带双圆极化贴片天线，其特征在于，包括：

天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为对称的多边形或圆形；

馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层、以及分别贴附设置在所述馈电介质层两侧表面上的第一馈电层和第二馈电层，所述第一馈电层为包括N个H形馈电缝隙的导体材料层，所述第二馈电层包括由导体材料构成的馈电电路，所述馈电电路包括N个T形馈出端、N个一形馈入端、及幅相处理电路，所述幅相处理电路将所述N个T形馈出端和N个一形馈入端互联形成环路；

其中，每个T形馈出端在所述第一馈电层上的投影与一个H形馈电缝隙分别一一对应相交，且每个T形馈出端的横臂与对应相交的H形馈电缝隙的横臂平行且不重叠；所述一形馈入端在所述第一馈电层上的投影与所述H形馈电缝隙不重叠；所述馈电电路中的相邻两个T形馈出端的横臂互相垂直，和/或所述馈电电路中的一形馈入端处于同一直线上；所述幅相处理电路用以对其所在馈电电路内传输的信号进行幅相处理，以使所述馈电电路中经相邻两个T形馈出端分别传输的信号幅度相同且信号相位相差90°；所述第一馈电层处于所述天线介质基片和所述馈电介质层之间，N为大于等于2的整数。

2.如权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述天线层包括：

第一辐射层，包括第一介质基片及设置在所述第一介质基片一侧表面上的第一辐射贴片；

第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片的另一侧表面上，包括第二介质基片及设置在所述第二介质基片上的第二辐射贴片；

其中，所述第二辐射贴片处于所述第一介质基片与所述第二介质基片之间，所述第一辐射贴片的面积大于所述第二辐射贴片的面积，所述第二辐射贴片在所述第一辐射贴片中的投影位于所述第一辐射贴片内。

3.如权利要求2所述的贴片天线，其特征在于，在所述第一辐射层的边缘位置设置有第一金属条带结构；和/或在所述第二辐射层的边缘位置设置有第二金属条带结构；

其中，所述第一金属条带结构将所述第一辐射贴片包围在内且所述第一辐射贴片与所述第一金属条带结构之间存在间隙，所述第二金属条带结构将所述第二辐射贴片包围在内且所述第二辐射贴片与所述第二金属条带结构之间存在间隙，所述间隙的宽度大于等于0.5毫米。

4.如权利要求3所述的贴片天线，其特征在于，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片为正方形，且所述第一金属条带结构与所述第二金属条带结构为矩形。

5.如权利要求4所述的贴片天线，其特征在于，所述第一介质基片与所述第二介质基片为介电常数属于1-100，低损耗角正切数值小于等于0.003的微波PCB材料。

6.如权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述贴片天线还包括：

至少四个第一金属通孔，设置在所述天线层和馈电层的边缘位置上，以将所述辐射贴片、所述N个H形馈电缝隙、以及所述馈电电路分别包围在内。

7.如权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述馈电层还包括：

至少一个第二金属通孔，贯通设置在所述馈电层的内部，且位于每相邻两个H形馈电缝隙之间、以及位于每相邻两个T形馈出端之间。

8.如权利要求1-7任一权利要求所述的贴片天线，其特征在于，所述馈电介质层为介质基片或陶瓷片。

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