一种高增益的微带贴片天线组合模块天线的制作方法

本发明属于微波器件领域，具体涉及一种高增益的微带贴片天线组合模块天线。

背景技术：

随着科学技术的发展，器件小型化成为实际研究应用中的最重要技术要点，微带天线可工作在100MHz—100GHz，以介质板作为辐射单位、设计简单的优点让它广泛运用于现代微波收发系统领域，是当今微波器件中不可缺少的组成部分。但是它也存在缺陷，低增益、带宽窄是其主要短板，其中低增益导致天线辐射或者接收效率低，在收发系统中，为了弥补这些短板，通常会选用更大的功放芯片，这样就大大增加了成本。而喇叭天线(包含标准增益喇叭、圆锥喇叭、脊椎喇叭等等)以增益高为显著特点，但是其体积过于大；例如，针对频率范围3.48-3.6GHz，参照国标BY30(2.83-3.88GHz)，圆锥喇叭天线的尺寸为r1*r2*L＝71.42*300*650，参照国标BY35(3.31-4.54GHz)，圆锥喇叭天线的尺寸为r1*r2*L＝61.04*210*590，其中r1为喇叭内口径、r2为喇叭外口径、L为喇叭总长度；其体积巨大、制造成本高，与当今应用领域中器件小型化需求冲突。因此，保证小型化设计的前提下，进一步增大天线增益成为本发明研究的重点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，用以解决现有微带天线低增益的问题。为实现该目的，本发明采用的技术方案为：

一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，包括：辐射贴片1、圆锥喇叭2、介质板3、馈电端口4以及激励源端口5，所述辐射贴片1设置于介质板3上表面，所述激励源端口5与馈电端口4相连进行激励，其特征在于，所述介质板3的上表面还设置有圆锥喇叭2，所述圆锥喇叭2包围辐射贴片1、且使得辐射贴片1位于圆锥喇叭2的中心。

进一步地，所述馈电端口4采用金属细柱馈电，通过激励源端口5的激励，在辐射贴片向空间辐射电磁场。

进一步地，所述激励源端口5位于介质板3下表面，外接50欧姆同轴，进行激励。

本发明的有益效果在于：提供一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，通过在辐射贴片上增设圆锥喇叭模块，显著增大天线增益，能够使天线在带宽范围内总增益增大约4.5dBi；并且，该组合模块天线的体积远远小于现有圆锥喇叭天线，更有利于天线小型化设计。

附图说明

图1为本发明微带贴片天线组合模块天线结构示意图；

图2为本发明微带贴片天线不加圆锥喇叭正面结构示意图；

图3为本发明微带贴片天线不加圆锥喇叭背面结构示意图；

图4本发明圆锥喇叭结构示意图；

图5本发明微带贴片天线不加圆锥喇叭的仿真增益示意图；

图6本发明微带贴片天线加圆锥喇叭的仿真增益示意图；

其中，1为辐射贴片、2为圆锥喇叭、3为介质板、4为馈电端口、5为激励源端口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本实施例提供高增益的微带贴片天线组合模块天线，其结构如图1至图4所示，包括：辐射贴片1、圆锥喇叭2、介质板3、馈电端口4以及激励源端口5，所述辐射贴片1设置于介质板3上表面，所述激励源端口5与馈电端口4相连进行激励，所述介质板3的上表面还设置有圆锥喇叭2，所述圆锥喇叭2包围辐射贴片1、且使得辐射贴片1位于圆锥喇叭2的中心。

本实施例中，所述辐射贴片1是采用印刷电路技术制作；所述圆锥喇叭2采用机械加工制作，材料为铜，通过物理连接安装于介质板3上；所述介质板3选用介电常数3.5的RF-35，厚度为125mil的板材；所述馈电端口4采用的是半径0.45mm的金属细柱馈电；所述平激励源端口5外接50欧姆同轴，进行激励。

进一步地，所述高增益的微带贴片天线组合模块中的辐射贴片1的基本尺寸长l和宽w，可以根据以下计算公式来进行初步计算：

其中，l指的是贴片的长度，w指的是贴片的宽度，c指的是光速，f指的是中心频率，ε指的是介质板的介电常数。微波器件的仿真规律大多都是尺寸越大，频率越低，尺寸越小，频率越高，在初步计算后通过软件仿真进行调试参数值就可以达到设计指标。

如图3、图4所示的是微带贴片天线圆锥喇叭结构示意图，该结构的内径为r1，外径为r2，一般来说微带贴片天线的增益约为5dB左右，在一些远距离传输或者探测场合应用背景下，我们想要天线的增益尽可能地大，但是微带天线很难提高增益；本发明中采用圆锥喇叭实现；其外径口面尺寸大于辐射贴片的尺寸；通过仿真优化，本实施例中优化参数值为：l＝21.9mm，w＝20.9mm，r1＝19mm，r2＝55mm。

通过对上述组合模块天线进行仿真，得到仿真结果如图5和图6所示；其中，图5所示的是微带贴片天线不加圆锥喇叭的仿真增益示意图，从图上可以看出在频率3.48-3.6GHz的范围内增益为6.64-6.8dBi；图6所示的是微带贴片天线加圆锥喇叭的仿真增益示意图，从图上可以看出在频率3.48-3.6GHz的范围内增益约为11.1-11.5dBi，相比于图5结果增益增加了约4.5dBi。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。