一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的制作方法

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线。

背景技术：

微带天线的结构一般由介质基板、辐射体及接地板构成。介质基板的厚度远小于波长，基板底部的金属薄层与接地板相接，正面则通过光刻工艺制作具有特定形状的金属薄层作为辐射体。辐射片的形状根据要求可进行多种变化。微波集成技术和新型制造工艺的兴起推动了微带天线的发展。相比于传统天线，微带天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势。

微带天线实现圆极化大致可分为单馈、多馈和多元三种常见形式。

单馈点圆极化微带天线无需任何外加的相移和功率分配网络，它通常是利用两个辐射正交极化的简并模工作从而实现圆极化的。对于矩形微带贴片圆极化天线而言，该两个辐射正交极化的简并模为tm01模和tm10模。而实现这种单馈圆极化天线的方式是引入微扰δs。

多馈点圆极化微带天线最常见的形式是利用两个馈电点来馈电微带贴片，由馈电网络来保证圆极化工作条件，即二模振幅相等且相位相差90°。常用馈电网络有t形分支和3db分支电桥。

馈电网络使得两馈电点处的振幅相等且相位相差90°。双馈点圆极化微带天线相比单馈点圆极化微带天线而言具有较宽的圆极化带宽，尤其是采用共面的3db分支电桥馈电的双馈圆极化微带天线，其圆极化带宽可达30％。但是由于馈电网络的引入，双馈(或多馈)圆极化微带天线的设计也比单馈圆极化微带天线更为复杂。多元圆极化微带天线实际上是一个微带阵列，即利用多个线极化的辐射源，在相位上相差90°，保持振幅不变以获得圆极化波，这一原理与多馈点的单个圆极化微带天线比较类似。

现有技术的微带天线耦合缝隙过长，最长处与辐射贴片相当，无法进行复杂网络的布局，且背向辐射较大；此外，现有技术中，双层辐射贴片中的空气层部分采用介电常数接近于空气的介质填充，材料很贵，增加了产品的生产成本，同时对介质材料的均匀性要求较高。

因此，本实用新型提出了一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线。本结构采用的微带天线减小了耦合缝隙尺寸，便于进行网络布局，改善空气层，减少生产成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。

一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，包括自上而下覆设的第一辐射贴片、空气支撑结构、第二辐射贴片和金属接地板；

所述第一辐射贴片和第二辐射贴片设置有切角结构；所述第一辐射贴片和第二辐射贴片均贴设在介质层上；

所述空气支撑结构为回字形的窄边框结构；

所述金属接地板顶部开设有耦合缝隙，所述金属接地板底部设置有馈电介质层，所述耦合缝隙下方设置有射频信号馈线，所述射频信号馈线穿过所述馈电介质层，并馈电到所述第一辐射贴片和第二辐射贴片上。

优选地，所述耦合缝隙的横截面为h形，或纺锤形，或矩形、或8字形。

优选地，所述空气支撑结构为塑料支撑结构。

优选地，所述塑料支撑结构为聚四氟乙烯结构。

优选地，所述空气支撑结构为金属支撑结构。

本实用新型有益效果：

1.轴比带宽更大：本实用新型采用聚四氟乙烯制作一个边框，沿介质板边缘粘贴，既能支撑上层辐射贴片，同时使中间介质为空气。并且加上聚四氟乙烯边框后，轴比带宽得到了一定展宽，性能得到提高；

2.方向图对称性较好：本实用新型的天线为轴对称结构，方向图对称性非常好；

3.馈电网络更简化：本实用新型的耦合缝隙和馈电线简化到了一个，不需要功分和电桥，使结构更加简单；

4.减小了耦合缝隙尺寸：本实用新型将耦合缝隙改为h形槽，圆极化由在辐射贴片上切角实现，大大缩小了耦合缝隙的大小，留出了空间，并能减小背向辐射；

5.加工更简单：本实用新型采用h槽耦合缝隙馈电，不需要做金属化过孔，也不需要同轴线连接，大大节省了加工步骤，并且拓宽的介质基板的选择范围，节省了成本。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的结构图；

图2是本实用新型实施例的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的俯视透视图；

图3是本实用新型实施例的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的回波损耗仿真图；

图4是本实用新型实施例的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的轴比仿真图；

图5是本实用新型实施例的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线的方向图仿真图。

图中：1、第一辐射贴片；2、介质层；3、空气支撑结构；4、第二辐射贴片；5、金属接地板；6、耦合缝隙；7、馈电介质层；8、射频信号馈线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，结构如图1-2所示，包括自上而下覆设的第一辐射贴片1、空气支撑结构3、第二辐射贴片4和金属接地板5；

其中，采用双层辐射贴片来拓宽带宽，其原理为上下两层辐射贴片的谐振频率不同，通过改变其尺寸将二者的谐振频率调节到部分重叠以达到拓宽带宽的目的；

第一辐射贴片1和第二辐射贴片4设置有切角结构来实现圆极化，如图1所示，该实施例采用左旋圆极化，若获得右旋圆极化，改变切角位置即可；第一辐射贴片1和第二辐射贴片4均贴设在介质层2上；

空气支撑结构3为回字形的窄边框结构；

金属接地板5顶部开设有耦合缝隙6，金属接地板5底部设置有馈电介质层7，耦合缝隙6下方设置有射频信号馈线8，射频信号馈线8穿过馈电介质层7，并馈电到第一辐射贴片1和第二辐射贴片4上。

较佳的，耦合缝隙6为h形耦合缝隙，或纺锤形耦合缝隙，或矩形耦合缝隙、或8字形耦合缝隙。

进一步的，空气支撑结构3为塑料支撑结构或金属支撑结构。

本实施例中，采用聚四氟乙烯边框做空气层支撑结构3，顶部和底部均与介质层2边缘粘贴，同时使中间介质为空气，采用h形耦合缝隙，并对回波损耗进行仿真测试，如图3所示，由图中可知，本发明的回波损耗在-10db的阻抗带宽为48％，阻抗带宽较宽；

对本实施例提出的结构进行轴比仿真如图4所示，发明的3db轴比带宽能达到17％，轴比带宽得到了一定展宽，性能得到提高；

方向图仿真如图5所示，由于本实施例采用的轴对称结构，方向图对称性非常好。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，其特征在于，包括自上而下覆设的第一辐射贴片(1)、空气支撑结构(3)、第二辐射贴片(4)和金属接地板(5)；

所述第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(4)设置有切角结构；所述第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(4)均贴设在介质层(2)上；

所述空气支撑结构(3)为回字形的窄边框结构；

所述金属接地板(5)顶部开设有耦合缝隙(6)，所述金属接地板(5)底部设置有馈电介质层(7)，所述耦合缝隙(6)下方设置有射频信号馈线(8)，所述射频信号馈线(8)穿过所述馈电介质层(7)，并馈电到所述第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(4)上。

2.根据权利要求1所述的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，其特征在于，所述耦合缝隙(6)的横截面为h形，或纺锤形，或矩形、或8字形。

3.根据权利要求1所述的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，其特征在于，所述空气支撑结构(3)为塑料支撑结构。

4.根据权利要求3所述的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，其特征在于，所述塑料支撑结构为聚四氟乙烯结构。

5.根据权利要求1所述的缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，其特征在于，所述空气支撑结构(3)为金属支撑结构。

技术总结
本实用新型提供一种缝隙耦合的宽带单馈圆极化微带天线，包括自上而下覆设的第一辐射贴片、空气支撑结构、第二辐射贴片和金属接地板；第一辐射贴片和第二辐射贴片设置有切角结构；第一辐射贴片和第二辐射贴片均贴设在介质层上；空气支撑结构为回字形的窄边框结构；金属接地板顶部开设有耦合缝隙，金属接地板底部设置有馈电介质层，耦合缝隙下方设置有射频信号馈线，射频信号馈线穿过馈电介质层，并馈电到第一辐射贴片和第二辐射贴片上。本实用新型采用的微带天线减小了耦合缝隙尺寸，便于进行网络布局，改善空气层，减少生产成本。

技术研发人员：袁宇阳;张宏波;吴莎
受保护的技术使用者：陕西天鼎无线技术股份有限公司
技术研发日：2020.08.25
技术公布日：2021.01.05