CN2257964Y

CN2257964Y - 宽频带平面微带天线

Info

Publication number: CN2257964Y
Application number: CN 96209779
Authority: CN
Inventors: 都世民; 冯雪雁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2006-05-03

Abstract

一种宽频带平面微带天线，其特征是，在矩形补片的中心设置一个单极天线，该单极天线与同轴馈线的芯线相连接；在矩形补片上开设一个U形缝隙；矩形补片与外壳之间具有矩形缝隙；该外壳的四周边缘与接地板相连接。该天线使频带宽度增加到35％(VSWR≤2)，并且还具有加工简易、尺寸小和成本低等优点。本实用新型的天线特别适合于移动卫星通信、移动电视差转和卫星电视接收中使用。

Description

宽频带平面微带天线

本实用新型涉及一种天线，特别涉及一种宽频带平面微带天线。

平面微带天线始于六十年代初期，近年来被广泛应用在卫星电视接收、通信、雷达、导航和太阳能光电转换等方面，平面微带天线有多种形式，常见的辐射单元有矩形、圆形、三角形、环形和椭圆形等，馈电也有多种形式，如同轴线、微带、平面波导、带线、缝隙、窗口和电磁耦合等等方式。然而，平面微带天线的固有缺点是频带窄，为了克服频带窄的缺点，先后曾经出现多种展宽频带的技术途径；1.加厚基片；2.利用叠层；3.利用寄生补片；4.利用馈电网络；5.改变补片的形状；6.利用行波特性；7，利用销钉匹配；8.利用缝隙增加谐振峰；9.利用锥形单元等，但是，这些技术往往会导致天线尺寸加大，重量增加、结构复杂和损耗增加，尽管如此，其频带宽度也只能达到15％以下，(VSWR≤2)，有的方法还会使天线增益减小。

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的缺陷，提供一种宽频带平面微带天线，使其频带宽度增加到35％，实现良好的阻抗匹配。

本实用新型是这样实现的：一种宽频带平面微带天线，由矩形补片、矩形基片、外壳、接地板、同轴馈线和N型接头等构成，其特征在于，在上述矩形补片的中心设置一个单极天线，该单极天线与同轴馈线的芯线相连接；在矩形补片上开设了一个U形缝隙，矩形补片与外壳之间具有矩形缝隙；该外壳的四周边缘与接地板相连接。

本实用新型的进一步特征在于，在上述矩形基片与接地板之间设置一个空气介质层，该空气介质层的高度大于矩形基片的厚度。另外，上述单极天线的高度接近该平面微带天线工作频率的四分之一波长。

本实用新型的优点是：由于本实用新型综合了多种展宽频带的措施，例如，叠层、利用缝隙产生双峰谐振、利用边缘短路和单极天线本身谐振等技术，使本实用新型的平面微带天线的频带宽度增加到35％(VSWR≤2)和20％(VSWR≤1.6)，因此，在移动通信、移动电视差转等技术中，往往需要使用已有技术中两副天线才能完成的两个频段或者双频带的工作，现在使用本实用新型的一副天线就能完成了。另外，本实用新型还具有加工简易、尺寸小、重量轻和成本低等优点。

附图给出了本实用新型的实施例，下面将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型的第一实施例的单层平面微带天线的截面图；

图3为本实用新型的第二实施例的双层平面微带天线的截面图；

图4(a)为上述单层平面微带天线的补片表层图形；

图4(b)为上述双层平面微带天线的补片表层图形；

图5为图1所示的平面微带天线的电压驻波比(VSWR)曲线图；

图6和图7分别为图1所示的平面微带天线的E面和H面的方向图；

图8和图9分别为图3所示的平面微带天线的E面和H面的方向图。

在附图中的符号分别表示如下：补片1、U形缝隙2、矩形缝隙3、边缘短路部分4、微带基片5、接地板6、单极天线7、空气介质层8、N形接头9。

在图1中，整个天线的外形尺寸为0.88λ×0.59λ，H为0.04λ；矩形基片的介电常数为εr2＝3.55，基片厚度为2mm，接地板尺寸为：0.88λ×0.59λ；单极天线与同轴接头芯线相连接，单极天线的长度接近λ/4；矩形补片上的U形缝隙的总长度接近于一个波长；其缝宽度△1为0.027λ、△2为0.03λ；矩形缝隙宽度△3为0.03λ。图3为本实用新型的第二实施例的双层平面天线的截面图，在图3中，上、下两层矩形基片分别用5和5′表示，矩形基片的介电常数分别为3.55和2.1，其厚度均为2mm；上、下两层的补片分别用1和1′表示。图4(a)是单层微带平面天线的补片表层图形，也是双层微带平面天线的下层基片上的补片表层图形；图4(b)是双层微带平面天线的上层基片上的补片表层图形。图4(b)所示的尺寸分别为：L₁×W₁＝0.945λ×0.84λ，L₃×W₃＝0.29λ×0.24λ，单极天线为一个金属棒，它位于补片的中心，棒的直径为0.009λ；L₂×W₂＝0.384λ×0.333λ。

本实用新型的平面微带天线在UHF波段实测的电气性能为：在735MHz-1036MHz频率范围内，VSWR≤2.0，带宽为35％；在750MHz-1000MHz频率范围内，VSWR≤1.6，带宽为20％左右。图6和图7分别为图1所示的平面微带天线的E面和H面的方向图，其中，2θ_0.5E＝130°，2θ_0.5H＝56°。图8和图9分别为图3所示的平面微带天线的E面和H面的方向图，在E面波束的中心有一个零点；H面波束也有一个相同的零点。因此，可以形成锥形方向图，以适合移动卫星通信的要求。

本实用新型微带平面天线，可用于移动卫星通信、移动电视差转和卫星电视接收等，这种天线还可以置于圆筒内，作为反射面天线馈源，用作卫星电视接收。

Claims

1.一种宽频带平面微带天线，由矩形补片、矩形基片、空气介质层、外壳、接地板、同轴线和N型接头等构成，其特征在于，在上述矩形补片的中心设置一个单极天线，该单极天线与同轴馈线的芯线相连接；在矩形补片上开设了一个U形缝隙；矩形补片与外壳之间具有矩形缝隙；该外壳的四周边缘与接地板相连接。

2.根据权利要求1所述的宽频带平面微带天线，其特征在于，在上述矩形基片与接地板之间设置一个空气介质层，并且，该空气介质层的高度大于矩形基片的厚度。

3.根据权利要求1所述的宽频带平面微带天线，其特征在于，上述单极天线的高度接近于该平面微带天线的工作频率的四分之一波长。

4.根据权利要求1所述的宽频带平面微带天线，其特征在于，上述U形缝隙的长度接近一个波长。