CN2938452Y - 背腔式微带天线 - Google Patents
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Abstract
一种背腔式微带天线，包括微带贴片单元和金属背腔，微带贴片单元设置于金属背腔中部，由至少一个支撑元件将微带贴片单元与金属背腔电连接，金属背腔四边设有腔体侧壁，腔体侧壁的下端设有金属底板。本实用新型克服传统微带天线的缺点，提供了一种宽频带、高增益、结构简单、方向图易于控制的背腔式微带天线。
Description
所属领域
本实用新型涉及一种在无线通信中用于发送/接受电磁波的天线，具体说是一种背腔式微带天线。
背景技术
贴片天线最早在二十世纪七十年代研制成功并投入使用，随之国际上展开了对贴片天线的广泛研究和应用。贴片天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。利用微带线或同轴线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片边缘与接地板之间的缝隙向外辐射。贴片天线具有平面结构，剖面薄，体积小，重量轻，被广泛应用于卫星通信、雷达、飞机、移动通信等领域。但是与通常的微波天线相比，传统的贴片天线存在一些缺点：频带窄，常规设计的相对带宽约为中心频率的1％-6％；存在介质损耗，因而增益低，基本微带辐射单元通常只有6-8dBi的增益；存在表面波，辐射效率低，抗干扰能力差等等。为克服频带窄的问题，近年来有多种方法出现：如采用多层结构，增加介质基片厚度，附加阻抗匹配网络等，可以将天线的频带宽度展宽到15％-20％(VSWR＜1.5)。但是这些方法也使天线的体积变大，重量增加，甚至伴随有方向图畸变和增益的降低。此外，传统微带天线的方向图难以控制。
发明内容
本实用新型的目的在于克服传统微带天线的缺点，提供一种宽频带、高增益、结构简单、方向图易于控制的背腔式微带天线。
本实用新型的技术解决方案为：
一种背腔式微带天线，包括微带贴片单元和金属背腔，所述微带贴片单元设置于金属背腔中部，由至少一个支撑元件将所述微带贴片单元与所述金属背腔电连接。
所述金属背腔四边设有腔体侧壁，腔体侧壁的下端设有金属底板。
本实用新型的优点和积极效果在于，将微带贴片置于开放式金属背腔中，可以方便的控制天线的辐射方向图的宽度。通过调整金属背腔的高度，可以制造成适合各种不同方向图宽度需要的天线。由于金属背腔使得天线有效面积增大，从而使增益提高，并且金属腔体侧壁对天线侧面的干扰起到屏蔽作用。
附图说明
图1为传统微带天线示意图。
图2为本实用新型底板斜上方俯视图。
图3为本实用新型另一种实施方式的底板正上方俯视图。
图4为图2所示实施例的实测驻波比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
传统的微带贴片天线如图1所示，采用一定形状的有限大平面金属板7作为底板，往往会造成严重的交叉极化和背部辐射，从而使得增益降低，并且辐射方向图难以控制。本实用新型用背腔代替平面金属板，可以有效的控制天线的辐射方向图，提高增益，扩展阻抗频带。
如图2所示，本实用新型的背腔式微带贴片天线，包括微带贴片1，金属背腔2，金属背腔2包括腔体侧壁2a，金属底板2b，金属底板2b上开有通孔。所述微带贴片单元1置于所述金属背腔2中，微带贴片单元1与腔体侧壁2a之间保持一定的间隙，微带贴片1与金属底板2b由支撑元件3隔开一定的距离，该距离小于开放式金属底板2b的高度，使天线的阻抗特性与馈线的阻抗特性相匹配。所述支撑元件3将微带贴片1与金属底板2b电连接。支撑元件3为导体。本实用新型除支撑元件之外，微带贴片单元和金属背腔之间的介质为空气。
图2和图3是本实用新型的两种不同实施例结构图。在图2中，所述微带贴片1为方形金属片构成，与所述金属底板2b平行。所述金属背腔2为具有一个金属底板2b的方柱形空腔。图3所示的实施例中，所述微带贴片1为圆形金属片构成，所述金属背腔2为具有一个金属底板2b的圆柱形空腔。金属背腔根据需要可以设计成任何其他规则的形状，例如矩形柱、三角形柱、椭圆柱形等等，带贴片单元可以根据需要设计成其他任何规则的形状，如三角形、矩形、椭圆等等。
本实用新型的微带贴片单元1也可以是包括介质板以及涂附于介质板一面或者两面对称位置上的金属片。
本实用新型可以根据需要设计不同的微带贴片尺寸和背腔尺寸，使天线工作于800MHz～4000MHz的频率范围内。
图4是本实用新型一个实施例的实测驻波比曲线图。由图4可以看出，VSWR＜1.5的频带宽度超过36％。可以完全覆盖第三代移动通信工作频段以及2.4GHzWLAN频段。工作频带内的平均实测增益达到9.5dBi，高出传统微带天线1.5dB-3dB
以上通过实施例描述了本实用新型的背腔式微带天线，完成了背腔式微带天线的基本单元设计。使用合适的连接方式可以将一定数量的该基本单元组成天线阵列，以获得更高的增益。
Claims (6)
1、一种背腔式微带天线，包括微带贴片单元和金属背腔，其特征在于所述微带贴片单元(1)设置于金属背腔(2)中部，由至少一个支撑元件(3)将所述微带贴片单元(1)与所述金属背腔(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的背腔式微带天线，其特征在于所述金属背腔(2)四边设有腔体侧壁(2a)，腔体侧壁(2a)的下端设有金属底板(2b)。
3.根据权利要求1或2所述的背腔式微带天线，其特征在于所述微带贴片单元(1)为一金属片，与所述金属底板(2b)平行。
4.根据权利要求3所述的背腔式微带天线，其特征在于所述微带贴片单元(1)包括介质板以及涂附于介质板一面或者两面对称位置上的金属片。
5.根据权利要求1所述的背腔式微带天线，其特征在于所述微带贴片单元(1)和金属底板(2b)之间的距离小于金属背腔(2)的高度。
6.根据权利要求1所述的背腔式微带天线，其特征在于所述支撑元件(3)为导体。
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