微带天线的制作方法

文档序号:7138985来源:国知局
专利名称:微带天线的制作方法
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域,尤其涉及微波通讯中使用的一种体积小、带宽宽的微带天线。
背景技术
现代移动通讯终端设备不断的向小巧、低耗以及多功能等方向发展,所以对天线的结构和性能也提出了小型化、高增益、宽频带和多频段等一些具体要求。天线家族中的微带天线,由于其结构紧凑、体积较小、重量较轻、以及易于实现多频段工作等优点,在移动通信系统中得到了非常广泛的应用。根据文献《微带天线理论与应用》,实现天线小型化的要求,目前通常使用的有以下三种方法一、采用高介电常数或者高磁导率的介质材料做基板,从而降低微带天线的谐振频率。也就是说,在谐振频率固定的情况下,可以实现小型化目的;二、应用曲流技术,在天线贴片开槽刻缝或在天线接地板上开槽刻缝,通过影响并改变天线表面的电流分布, 使贴片表面电流沿着开槽的边沿曲折绕行,延长电流的有效路径,降低贴片谐振频率,从而实现天线小型化的目的。该方法应用广泛,技术相对成熟。三、短路加载技术,在同轴线馈电点附近额外加载一个短路探针,或者在天线贴片上中心电压为零处进行短路设置,这样可以使天线尺寸减小一半。微带天线的主要缺点是带宽较窄,一般只有百分之几甚至是百分之零点几。微带天线的窄频特性是由其高Q值的谐振本性决定的,展宽频带的方法可以由降低Q值的各个方面去探求,也可以考虑用附加的匹配措施来实现。常用的方法有采用厚基板,附加阻抗匹配网络,采用非线性基板材料、非线性调整材料、采用多层结构,采用在贴片或者接地板“开窗”等。在实际应用中,一般是综合应用以上展频方法。但是微带天线频带的展宽,常常伴随着天线尺寸的增大,限制了微带天线的应用范围。因此,现有技术存在缺陷,有待于进一步改进和发展。
发明内容本实用新型的目的是提供一种体积小、带宽宽的新型微带天线。为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案微带天线,包括依次平行分离设置的第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层,其中,所述第二金属圆片设置于所述第一金属圆片和接地金属层之间的中间层;所述接地金属层的横向横截面大于所述第一金属圆片的横向横截面面积;所述第一金属圆片上设置弧形槽,所述弧形槽使所述第一金属圆片上下两面通透;所述微带天线还包括将所述第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层连接的短路枝节,进一步包括将所述第一金属圆片和第二金属圆片连接的馈电枝节。所述的微带天线,其中,所述第二金属圆片同所述第一金属圆片的圆心具有相同轴线,所述第二金属圆片的半径小于第一金属圆片的半径。所述的微带天线,其中,所述馈电枝节贯穿所述第一金属圆片和第二金属圆片的圆心。所述的微带天线,其中,所述短路枝节为铜柱、铝柱或销钉。所述的微带天线,其中,所述馈电枝节采用同轴馈电缆。所述的微带天线,其中,所述第二金属圆片上设置弧形槽。所述的微带天线,其中,所述第一金属圆片的直径为10厘米;所述弧形槽的张角大小为270°,半径大小为3. 5厘米。所述的微带天线,其中,所述第二金属圆片的直径为8厘米;所述第二金属圆片上弧形槽的张角大小为280°,半径大小为2. 5厘米。所述的微带天线,其中,所述接地金属层是一个直径大小为12厘米的金属圆片。所述的微带天线,其中,所述短路枝节纵向高度为5厘米。本实用新型提供的微带天线,通过馈电枝节贯穿第一金属圆片和第二金属圆片,使所述第一金属圆片和第二金属圆片相互电磁耦合;利用短路枝节连接第一金属圆片和第二金属圆片的适当的位置使之短路接地,使得宽带天线可以在小尺寸下的情况下,输入阻抗是不含虚部的实数,以达到谐振状态;本实用新型的微带天线是一种易于加工、工作频带宽、体积小的双层结构短路 加载的微带天线。

图1为本实用新型的微带天线的俯视图;图2为本实用新型的微带天线的侧视图;图3为本实用新型的微带天线的反射系数Sll特性的图。
具体实施方式
下面结合优选的实施例对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型的微带天线,如图1所示,包括依次平行分离设置的第一金属圆片110、第二金属圆片120、接地金属层150,所述第二金属圆片120设置于所述第一金属圆片110和接地金属层150之间的中间层;所述第二金属圆片120同所述第一金属圆片110的圆心具有相同轴线,所述第二金属圆片120的半径小于第一金属圆片110的半径;所述接地金属层150的横向横截面大于所述第一金属圆片110的横向横截面面积;所述第一金属圆片110上设置弧形槽111,所述弧形槽111使所述第一金属圆片110上下两面通透;所述微带天线还包括将所述第一金属圆片110、第二金属圆片120和接地金属层150连接的短路枝节130,进一步包括将所述第一金属圆片110和第二金属圆片120连接的馈电枝节140,如图2所示。所述短路枝节130为铜柱、铝柱或销钉;所述馈电枝节140采用同轴馈电缆,是同轴线的内芯,一般用铜制作。所述馈电枝节140贯穿所述第一金属圆片110和第二金属圆片120的圆心,所述第一金属圆片110和第二金属圆片120相互电磁稱合,谐振频率相近,从而实现宽频带的目的。所述第一金属圆片110处于最顶层,所述第二金属圆片120位于所述第一金属圆片110和接地金属层150之间的中间层,其可以设置为上下两面通透的弧形槽,也可以是实体的金属圆片。所述接地金属层150是一个金属地,此金属地的形状不限,可以是圆形、矩形等,其横向的横截面要比所述第一金属圆片110横向横截面尺寸大,而且越大,此微带天线的性能越好。本实用新型的微带天线非常适合于应用在金属结构上,如金属柜中。所述的第一金属圆片110的材料为铜、铝、铁合金等金属材料。所述第二金属圆片120的材料可以为铜、铝、铁合金等金属材料,可以有弧形槽,也可以没有弧形槽,弧形槽的存在与否,对天线的性能无影响。考虑降低本实用新型微带天线的重量、成本等因素,可以在所述第二金属圆片120上加入弧形槽设计,使所述第二金属圆片120具有上下通透弧形槽的设计。本实用新型的微带天线是一种易于加工、工作频带宽、体积小的双层结构短路加载的微带天线。通过专用软件(HFSS)模拟天线的反射系数,可以发现本实用新型的微带天线工作带宽为428MHz-437MHz。所述短路枝节130的作用在于实现此微带天线结构的小型化特点。对于普通微带天线其长度尺寸应该为所工作频段的半波长,以433MHz为例,微带天线尺寸应为35厘米左右。而当天线尺寸小于这个长度的时候,·天线的输入阻抗中的容抗特性将显著增加,从而使得微带天线无法在小尺寸下谐振和阻抗匹配。本实用新型利用短路枝节130连接第一金属圆片110和第二金属圆片120的适当的位置使之短路接地,这就相当于增加了一个大的感抗来抵消容抗,使得宽带天线可以在小尺寸下的情况下,输入阻抗是不含虚部的实数,以达到谐振状态。所述短路枝节130纵向高度为5厘米,使所述微带天线的纵向高度为5厘米。优选的所述第一金属圆片110的直径为10厘米,所述弧形槽111的张角大小为270°,半径大小为3. 5厘米。所述第二金属圆片120优选的与所述第一金属圆片110的圆心同轴,所述第二金属圆片120的半径小于所述第一金属圆片110的半径。优选的,所述第二金属圆片的直径为8厘米,所述第二金属圆片120上弧形槽的张角大小为280°,半径大小为2. 5厘米。所述接地金属层150,它是一个金属地,优选的是一个直径为12厘米的金属圆片。本实用新型的微带天线的反射系数S11,如图3所示。可以发现本实用新型的微带天线在实现小型化时,即第一金属圆片110的直径为10厘米,只有工作波长的1/7时,工作频带覆盖428MHz 437MHz。本实用新型综合考虑传统的实现微带天线小型化、宽频带的技术手段,提出了一种新型的双层结构短路加载的微带天线,实现本实用新型的微带天线工作带宽为428MHz-437MHz ;天线的辐射贴片直径为10厘米,只有工作波长的1/7,远远小于而普通天线辐射贴片的大小(为工作波长的1/2或1/4)。同时,虽然本实用新型的微带天线采用了双层贴片,即包括第一金属圆片和第二金属圆片的结构,但是整个天线的纵向高度更小,不超过5厘米,能够满足小型化的应用要求。本实用新型的微带天线实现了小型化和较宽的带宽。以上内容是对本实用新型的优选的实施例的说明,可以帮助本领域技术人员更充分地理解本实用新型的技术方案。但是,这些实施例仅仅是举例说明,不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于这些实施例的说明。对本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演和变换,都应当视为属于本实用新型的保护 范围。
权利要求1.微带天线,包括依次平行分离设置的第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层,其特征在于, 所述第二金属圆片设置于所述第一金属圆片和接地金属层之间的中间层;所述接地金属层的横向横截面面积大于所述第一金属圆片的横向横截面面积;所述第一金属圆片上设置弧形槽; 所述微带天线还包括将所述第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层连接的短路枝节,进一步包括将所述第一金属圆片和第二金属圆片连接的馈电枝节。
2.根据权利要求1所述的微带天线,其特征在于,所述第二金属圆片同所述第一金属圆片的圆心同轴,所述第二金属圆片的半径小于第一金属圆片的半径。
3.根据权利要求2所述的微带天线,其特征在于,所述馈电枝节贯穿所述第一金属圆片和第二金属圆片的圆心。
4.根据权利要求3所述的微带天线,其特征在于,所述馈电枝节采用同轴馈电缆。
5.根据权利要求4所述的微带天线,其特征在于,所述短路枝节为铜柱、铝柱或销钉。
6.根据权利要求5所述的微带天线,其特征在于,所述第二金属圆片上设置弧形槽。
7.根据权利要求6所述的微带天线,其特征在于,所述第一金属圆片的直径为10厘米;所述弧形槽的张角大小为270°,半径大小为3. 5厘米,所述弧形槽使所述第一金属圆片上下两面通透。
8.根据权利要求7所述的微带天线,其特征在于,所述第二金属圆片的直径为8厘米;所述第二金属圆片上弧形槽的张角大小为280°,半径大小为2. 5厘米。
9.根据权利要求8所述的微带天线,其特征在于,所述接地金属层是一个直径为12厘米的金属圆片。
10.根据权利要求9所述的微带天线,其特征在于,所述短路枝节纵向高度为5厘米。
专利摘要微带天线,包括依次平行分离设置的第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层,第二金属圆片设置于第一金属圆片和接地金属层之间的中间层;接地金属层的横向横截面大于所述第一金属圆片的横向横截面面积;第一金属圆片上设置弧形槽,弧形槽使所述第一金属圆片上下两面通透;微带天线还包括将第一金属圆片、第二金属圆片和接地金属层连接的短路枝节,进一步包括将第一金属圆片和第二金属圆片连接的馈电枝节。本实用新型的微带天线是一种易于加工、工作频带宽、体积小的双层结构短路加载的微带天线。
文档编号H01Q1/48GK202905947SQ20122060752
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者李强, 黄铁辉 申请人:中科微声(天津)传感技术有限公司
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