一种双层贴片的双频圆盘微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天线设计领域，更具体地，涉及到一种新型双层贴片的双频圆盘微带 天线。
【背景技术】
[0002] 无线通信的发展对天线（尤其是贴片天线）的各项性能提出了新的要求，微带贴 片天线由于重量轻、体积小、剖面低，并具有良好的方向性、灵活的馈电方式且容易与其他 印刷电路集成等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。但是，普通的微带天线带宽较低， 仅为0. 6°Ρ3%，这成为微带天线被广泛应用的主要障碍。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有微带天线带宽窄的特点，提出一种双层贴片的双频圆 盘微带天线，是一种新颖的宽带圆盘微带天线，该天线能够激发出2个谐振点，相对带宽能 达到19%或更高，从而改善天线的工作带宽。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为： 一种双层贴片的双频圆盘微带天线，包括上层部分和下层部分，其中所述上层部分包 括第一介质基板和位于第一介质基板上表面的金属贴片；所述第一介质基板和金属贴片呈 圆形，且半径相等；金属贴片的圆心与第一介质基板的圆心重合；所述下层部分包括第二 介质基板、位于第二介质基板上表面的开槽圆形贴片、位于第二介质基板下表面的金属接 地板、同轴线；所述第二介质基板成呈圆形，且圆心与开槽圆形贴片的圆心重合，第二介质 基板的圆心处开设有放置同轴线的馈电孔，所述天线馈电方式为同轴馈电； 上述第二介质基板和金属接地板的半径相同，且大于第一介质基板的半径，位于开槽 圆形贴片的半径小于第一介质基板的半径。
[0005] 进一步的，在保持第一、二介质基板厚度不变时，所述上层部分的第一介质基板的 下表面与下层部分的第二介质基板的上表面的垂直距离h3为2mm~20mm。
[0006] 进一步的，所述第一介质基板的厚度h2为0. 8mm~4. 5mm ;第二介质基板的厚度hi 为 L 5mm~4mm〇
[0007] 进一步的，所述第二介质基板上的馈电孔孔径大小为0. 5mm。
[0008] 进一步的，所述开槽圆形贴片中槽的开槽方式为：先在圆形贴片画一个圆环，圆环 外径为a，圆环内径为a-n，其中圆环外径a小于开槽圆形贴片的半径；再以圆环的圆心为顶 点，画一个等腰三角形，以等腰三角形为原形绕圆心旋转若干次，使得相邻等腰三角形之间 的夹角相等；将圆环中与各等腰三角形对应位置挖除，即得到开槽圆形贴片。
[0009] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：一种双层贴片的双频圆盘微带 天线，整体分为上下两层部分，其中上层部分处于"悬空"状态，由下层部分贴片产生的电磁 波耦合产生谐振点，下介质基板(第二介质基板）的上表面为开槽圆形贴片，目的是为了加 强与上分耦合的效果以及改善阻抗匹配。下介质基板(第二介质基板)的下表面为金属接地 板，下介质基板(第二介质基板)的中心留有馈电孔，所述天线馈电方式为同轴馈电。该天线 能够激发出2个谐振点，相对带宽能达到19%或更高，从而改善天线的工作带宽。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明所述的双频圆盘微带天线的正视图； 图2是本发明的上层结构的俯视图； 图3是本发明的下层结构俯视图； 图4是本发明的天线发射系数仿真结果图； 图5是本发明在频率2. 64GHz时的E面辐射方向图； 图6是本发明在频率2. 64GHz时的H面辐射方向图； 图7是本发明改变R2时天线发射系数仿真结果图； 图8是本发明改变R3时天线发射系数仿真结果图； 图9是本发明改变a时天线发射系数仿真结果图； 图10是本发明改变η时天线发射系数仿真结果图； 图11是本发明改变P时天线发射系数仿真结果图； 图12是本发明改变厚度hi时天线发射系数仿真结果图； 图13是本发明改变厚度h2时天线发射系数仿真结果图； 图14是本发明改变高度h3时天线发射系数仿真结果图。
【具体实施方式】
[0011] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附 图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸； 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下 面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0012] 图中，1-第一介质基板、2-金属贴片、3-第二介质基板、4-开槽圆形贴片、5-金属 接地板、6-同轴线。
[0013] 由图1可知，一种双层贴片的双频圆盘微带天线，包括上层部分和下层部分，其中 所述上层部分包括第一介质基板1和位于第一介质基板1上表面的金属贴片2 ;所述第一 介质基板1和金属贴片2呈圆形，且半径相等；金属贴片2的圆心与第一介质基板1的圆心 重合；所述下层部分包括第二介质基板3、位于第二介质基板3上表面的开槽圆形贴片4、位 于第二介质基板3下表面的金属接地板5和同轴线6 ;所述第二介质基板3成呈圆形，且圆 心与开槽圆形贴片4的圆心重合，第二介质基板3的圆心处开设有放置同轴线6的馈电孔， 所述天线馈电方式为同轴馈电。
[0014] 上述第二介质基板3和位于第二介质基板3下表面的金属接地板5的半径相同， 大于第一介质基板1的半径，位于第二介质基板3上表面的开槽圆形贴片4的半径小于第 一介质基板1的半径。
[0015] 本发明的基本思路是基于双层贴片(双层贴片分别是指位于第一介质基板1上表 面的金属贴片2和位于第二介质基板3上表面的开槽圆形贴片4)，分别产生两个谐振腔而 产生双频。开槽圆形贴片4直接与馈电点相连而产生频点，金属贴片2辐射出的电磁波通 过耦合作用于金属贴片2,从而产生另一个频点。由于金属贴片2半径大于开槽圆形贴片4 半径，所以金属贴片2对于低频谐振点带宽，开槽圆形贴片4是对于高频谐振点带宽。
[0016] 上述本发明第一、二介质基板之间没有连接关系，这样设置的目的是为了使结构 简单便于仿真，但这是一种理想情况，具体制作需要根据实际而定。在本实施例中采用了泡 沫板，将泡沫板粘贴在第一、二介质基板之间，由于泡沫板的介电常数接近真空，且本身体 积很小，所以对于整体的影响是很小的。在本实施例中，是使用了三块很小的泡沫板，分别 粘贴在第一、二基介质基板之间，呈三角形形状来固定第一、二介质基板。
[0017] 由图2可知，在本实施例中，第一介质基板和金属贴片的半径R3=55mm，第一 介质基板的下表面和第二介质基板的上表面垂直距离为h3=5mm，第一介质基板的厚度 h2=0. 8mm〇
[0018] 图3是本发明的下层部分的俯视图，在下层部分的最外端有半径Rl=80mm的圆， 即第二介质基板3是半径Rl=80mm的圆，对应金属接地板5的半径。在第二介质基板3的 上方为半径R2=38mm的圆形开槽贴片4,由图3可知圆形开槽贴片4的内部有6块形状大 小相同的图形，该图形由半径a=29mm的扇形减去半径b=10mm的扇形所得，这6块图形可以 由其中之一绕圆心依次旋转60°所得，每块的弧度值为31.93°，第二介质基板3的厚度为 hl=3mm〇
[0019] 所述第一、第二介质基板相对介电常数均为ε ^2. 6,第二介质基板3其中心位置 设有馈电孔，孔径大小为〇. 5mm。
[0020] 本发明开槽圆形贴片4开槽的作用是改善阻抗匹配和改变高频谐振点，由于开槽 的位置和大小对天线的带宽影响相当大，所以在公开开槽的步骤，开槽过程如下： 先在圆形贴片画一个圆环，圆环外径为a，圆环内径为a-η，再以圆环