一种频率可调微带贴片天线的制作方法

本发明属于微波器件领域，具体涉及一种频率可调微带贴片天线。

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。微带天线具有以下优点：1，体积小,重量轻,低剖面,能与载体如飞行器、移动通信终端共形；2，制造成本低,易于批量生产,可以用简单馈电实现线极化和圆极化；3，散射截面小,易于制作双频、双极化天线；4，能方便地与有源器件和微波电路集成,馈线和匹配网络可以与天线结构一起制造等。但是它也存在实际应用缺陷，其中最主要的就是加工出来的实物测试结果与软件仿真的理论结果会存在一定误差；导致这些误差的原因为：微带天线的设计便是以板材作为辐射单位，通常我们实际中用到的板材由于加工生产的原因，同一型号不同批次的生产都会导致板材本身的介电常数、损耗正切、厚度等有变化，而我们在软件仿真的时候设置板材的这些指标都是按照理想情况来设置的，这就导致了加工出来的实物测试结果与软件仿真的理论结果会存在一定误差。在这些误差中，最致命的便是频率的偏移，频率的大小与介质板上贴片的长宽有关系，频率的偏移分为偏高和偏低，根据微波理论，如果偏低了，那么只需减小尺寸就可以，此时可以通过用物理方法等比例割去微带天线的长宽，就能实现该天线频率向高频变化；但是如果加工出来的天线频率偏高了，为了降低频率，我们需要增大尺寸，而加工天线贴片的长度已经按照仿真的尺寸加工，没法增大，这将直接影响实际工程的进程，需要重新设计加工，给实际研究应用造成很大困扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷，提出了一种频率可调微带贴片天线；该天线能够便捷实现微带贴片天线的频率调节，同时，能够拓展天线带宽，进一步优化天线性能。为实现该目的，本发明采用的技术方案为：

一种频率可调微带贴片天线，包括辐射贴片1、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，所述辐射贴片1的对边上对称设置有偶数个尺寸相同的贴片小孔2，所述贴片小孔2呈阵列排布，阵列中心位于对应对边的中线上，每个贴片小孔均呈矩形。

进一步地，所述贴片小孔的尺寸为：长为0.1～0.5mm、宽为0.1～0.5mm。

进一步地，当所述频率可调微带贴片天线降低天线频率时，沿所述贴片小孔的边剪裁所述辐射贴片。

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：本发明提供一种频率可调微带贴片天线，在辐射贴片上开设贴片小孔，小孔的尺寸很小并不会影响驻波；开设贴片小孔的核心目的在于：当实际生产加工微带贴片天线经过测试存在频率往高频偏移时，通过沿贴片小孔便捷剪裁辐射贴片，从而增大电流经过的有效路径，使得天线频率往低频偏移，达到了对频率校正的目的；另外，贴片小孔的开设能够进一步展宽天线带宽。

附图说明

图1为本发明微带贴片天线正面的结构示意图；

图2为本发明微带贴片天线背面的结构示意图；

图3本发明微带贴片天线贴片小孔实际调节原理图；

图4本发明微带贴片天线仿真S11结果示意图；

图5本发明微带贴片天线实物未调试前实际测试S11结果示意图；

图6本发明微带贴片天线实物调试后实际测试S11结果示意图；

其中，1为辐射贴片、2为贴片小孔、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进行进一步说明。

本实施例提供一种频率可调微带贴片天线，其结构如图1、2所示，包括辐射贴片1、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，所述辐射贴片1的对边上对称设置有偶数个尺寸相同的贴片小孔2，所述贴片小孔2呈阵列排布，阵列中心位于对应对边的中线上，每个贴片小孔均呈矩形。

其中，所述辐射贴片1以及贴片小孔均采用印刷电路技术制作；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得到最终优化参数为：l＝27.93mm，w＝27.25mm，孔的大小为：a＝0.3mm、b＝0.15mm。

从工作原理上讲，天线加工出来以后，如果频率如果偏低了，只需减小尺寸即可，可以通过用物理方法等比例割去微带天线的长宽，就能实现该天线频率向高频变化；但是如果加工出来的天线频率偏高了，为了降低频率，我们需要增大频率尺寸，而加工天线贴片的长度已经按照仿真的尺寸加工，没法增大。而本发明中微带贴片天线通过辐射贴片上的贴片小孔即可便捷降低天线频率，如图3所示，其实现过程具体为：

本实施例中，每条边均设置4个贴片小孔，每个小孔尺寸相同，位于中心位置，呈对称分布；如图所示小孔长宽分别为a和b，小孔到边缘的距离为c；以辐射片左侧为例，沿左上方第一个贴片小孔到天线边缘便捷剪裁辐射贴片，则此时辐射贴片左侧增加的有效长度即为c+b+a+b+c＝2(b+c)+a；有效增加辐射贴片有效边长，则可实现频率往低偏；依次类推，可进行进一步剪裁，使得天线频率进一步调低，直至达到预期。需要特别说明的是，天线尺寸改变mm级，频率就会改变很多，因此贴片小孔的尺寸不能很大，需根据实际仿真情况进行合理设置。

对上述微带贴片天线进行相应仿真，如图4所示的是微带贴片天线的仿真驻波比示意图，从图上可以看出频率范围为2.4-2.52GHz，中心频率为2.46GHz，带宽为80MHz，S11低于-10dB；如图5所示的是加工出来的微带贴片天线未调试之前的S11矢量网络分析仪测试结果示意图，从图上可以看出频率范围为2.41-2.55GHz，中心频率为2.48GHz，带宽为140MHz，S11低于-10dB；由于板材性能的不均一性以及加工等因素导致实际测试结果相比于图4结果仿真中心频率偏高了20MHz，带宽增加了60MHz，带宽的增加在大多数情况下对于微带天线影响不大，但是中心频率的偏移在实际应用里面就会有很大的影响。通过本发明的调试孔径方法对设计的天线进行了调试，然后再次利用矢量网络分析仪进行测试如图6所示，从图上可以看出频率范围为2.38-2.51GHz，中心频率为2.445GHz，带宽为130MHz，S11低于-10dB，通过调试之后我们发现中心频率确实相比图5的测试结果往低频偏移了，充分说明了本发明的可实施性以及可靠性。

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。