一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种印刷准八木天线，具体涉及一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，属于无线通信领域。
【背景技术】
[0002]在通信系统中，用作发射或接收电磁波的设备称为天线，天线可以有效地将电流或导波的能量转换为相同频率的电磁波的能量，或者有效地将电磁波的能量转换为相同频率的电流或导波的能量。引向天线也称为八木天线，是1928年由日本东北大学的八木秀次和宇田太郎发明，至今已有近一个世纪的历史，自从问世以来，由于其具有简单的结构以及较高的增益，已经广泛应用于雷达系统以及无线电通信中。三对振子是典型的八木天线的主要特征，整个天线结构类似“王”字形。居三对振子之中连接着馈线的称有源振子臂，即“王”字的中间一横。介质基板在有源振子臂的一侧比有源振子臂稍长一点，所起的作用是减弱从这个方向传来的或从本天线发射出去的电磁波；引向器在有源振子臂的另一侧且长度稍短于有源振子臂，能够增强向这一侧方向发射出去或从这个方向传来的电波。由于近年来全球范围内对具有GPS功能的便携式设备的需求不断增加，例如智能手机，GPS导航仪，笔记本电脑等。嵌入式GPS天线已经引起了学术界和产业界的很多关注。为了从卫星接受到更好的信号质量，GPS天线的主要辐射方向应直接指向天空。众所周知，八木天线具有良好的方向性，因此适用于指令无线通信，故八木天线得到了很好的研究与应用。在便携设备中，考虑到有限的设备体积与印刷电路板PCB的空间，平面化的简单天线设计更可取。平面印刷准八木天线的设计可使天线在端射方向上具有很高的方向性，只在单一方向而非多个方向上实现最大辐射。因此这种天线设计尤其适用于前面提到的具有GPS功能的便携移动设备。这种天线具有增益高、剖面低、馈电简单等特点。
【发明内容】
[0003]本发明为解决现有单引向器的印刷准八木天线增益较小，无法满足现实需要的问题，进而提出一种带有抛物线边界介质基板的印刷准八木天线。
[0004]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:本发明包括介质基板、引向器、反射器、正面长条形馈线、背面矩形馈线、背面第一长条形馈线、背面第二长条形馈线和两个有源振子臂，反射器印刷在介质基板的正面，反射器是由下凹的抛物线边和直线边组成封闭金属层，且反射器的直线边与介质基板的底边重合，引向器印刷在介质基板正面的上部，两个有源振子臂呈一字型印刷在介质基板正面的中部，两个有源振子臂组成了有源振子，位于左侧的有源振子臂的右端通过正面长条形馈线与反射器的抛物线边的中部连接，背面矩形馈线印刷在介质基板的背面，背面矩形馈线的右端与背面第一长条形馈线的上端连接，背面第一长条形馈线的下端通过背面第二长条形馈线与介质基板背面的底边连接，位于右侧的有源振子臂的左端设有金属化过孔，金属化过孔由上至下依次穿过位于右侧的有源振子臂、介质基板、背面矩形馈线。
[0005]本发明的有益效果是:本发明仿真和测试结果匹配良好，频带宽度为2.28-2.63GHz，中心频点为2.45GHz，在这个频带范围内的平均增益为6.5dBi,在2.5GHz处达到最大增益7.5dBi。本发明易于加工，剖面低，馈电简单，增益高，可用于S波段宽带无线通信，尤其可用于TD-LTE、WLAN、北斗一代导航系统。本发明将印刷准八木天线的介质基板设计为抛物线形，这种介质基板相比于一般的介质基板对天线在辐射方向上有更好的辐射加强效果；本发明在引向器前方加载一部分介质基板用作介质透镜以提高天线增益；本发明通过金属通孔连接上层有源振子臂与下层馈线，摆脱了双层设计，更有实用价值。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的正面结构示意图，图2是本发明的背面结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]【具体实施方式】一:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线包括介质基板1、引向器2、反射器3、正面长条形馈线4、背面矩形馈线5、背面第一长条形馈线6、背面第二长条形馈线7和两个有源振子臂8，反射器3印刷在介质基板I的正面，反射器3是由下凹的抛物线边3-1和直线边3-2组成封闭金属层，且反射器3的直线边3-2与介质基板I的底边重合，引向器2印刷在介质基板I正面的上部，两个有源振子臂8呈一字型印刷在介质基板I正面的中部，两个有源振子臂8组成了有源振子，位于左侧的有源振子臂8的右端通过正面长条形馈线4与反射器3的抛物线边3-1的中部连接，背面矩形馈线5印刷在介质基板I的背面，背面矩形馈线5的右端与背面第一长条形馈线6的上端连接，背面第一长条形馈线6的下端通过背面第二长条形馈线7与介质基板I背面的底边连接，位于右侧的有源振子臂8的左端设有金属化过孔9，金属化过孔9由上至下依次穿过位于右侧的有源振子臂8、介质基板1、背面矩形馈线5。
[0008]本实施方式中抛物线边3-1的计算公式为y = X2/84ο
[0009]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的介质基板I为矩形，介质基板I的长度为122mm，介质基板I的宽度为72mm。
[0010]本实施方式的技术效果是:如此设置，天线的阻抗特性和辐射特性良好。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0011]【具体实施方式】三:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的引向器2为长方形，引向器2的长度为34_，引向器2的宽度为3mm。
[0012]本实施方式的技术效果是:如此设置，天线的阻抗特性和辐射特性良好。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0013]【具体实施方式】四:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的每个有源振子臂8为长方形，每个有源振子臂8的长度为18mm，每个有源振子臂8的宽度为3mm，位于左侧的有源振子臂8的右端与抛物线边界3-1之间的距离Sr为18mm，位于右侧的有源振子臂8与引向器2之间的距离Sd为20mm，位于右侧的有源振子臂8与正面长条形馈线4之间的距离A为0.8mm。
[0014]本实施方式的技术效果是:如此设置，天线的阻抗特性和辐射特性良好。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0015]【具体实施方式】五:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的正面长条形馈线4的宽度为4_，反射器3的抛物线边
3-1与介质基板I底边的距离Lm为18_。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0016]【具体实施方式】六:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线的背面矩形馈线5的宽度为3mm，背面第一长条形馈线6的长度18mm，背面第一长条形馈线6的宽度为4mm，背面第二长条形馈线5_3的宽度为3mm。
[0017]本实施方式的技术效果是:如此设置，天线的阻抗特性和辐射特性良好。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0018]工作原理
[0019]本发明采用抛物线边界介质基板，使有源振子臂中心位于抛物线焦点处，并优化设计引向器的长度和引向器与有源振子臂距离，使能量最大限度的向前传输，从而提高天线增益。
[0020]本发明在引向器前方记载一部分介质基板，可用作介质透镜以提高天线增益。有源振子臂与第一长条形馈线连接处的拐角设计可以有效改善天线阻抗特性。
【主权项】
1.一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线包括介质基板(I)、引向器(2)、反射器(3)、正面长条形馈线(4)、背面矩形馈线(5)、背面第一长条形馈线￠)、背面第二长条形馈线(7)和两个有源振子臂(8)，反射器(3)印刷在介质基板(I)的正面，反射器(3)是由下凹的抛物线边(3-1)和直线边(3-2)组成封闭金属层，且反射器(3)的直线边(3-2)与介质基板(I)的底边重合，引向器(2)印刷在介质基板(I)正面的上部，两个有源振子臂(8)呈一字型印刷在介质基板(I)正面的中部，两个有源振子臂(8)组成了有源振子，位于左侧的有源振子臂(8)的右端通过正面长条形馈线(4)与反射器(3)的抛物线边(3-1)的中部连接，背面矩形馈线(5)印刷在介质基板(I)的背面，背面矩形馈线(5)的右端与背面第一长条形馈线(6)的上端连接，背面第一长条形馈线出)的下端通过背面第二长条形馈线(7)与介质基板(I)背面的底边连接，位于右侧的有源振子臂(8)的左端设有金属化过孔(9)，金属化过孔(9)由上至下依次穿过位于右侧的有源振子臂(8)、介质基板(I)、背面矩形馈线(5)。2.根据权利要求1所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:介质基板(I)为矩形，介质基板(I)的长度为122_，介质基板(I)的宽度为72_。3.根据权利要求1所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:引向器⑵为长方形，引向器⑵的长度为34mm，引向器⑵的宽度为3mm。4.根据权利要求1所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:每个有源振子臂(8)为长方形，每个有源振子臂(8)的长度为18mm，每个有源振子臂(8)的宽度为3_，位于左侧的有源振子臂(8)的右端与抛物线边界(3-1)之间的距离(Sr)为18mm，位于右侧的有源振子臂(8)与引向器(2)之间的距离(Sd)为20mm，位于右侧的有源振子臂(8)与正面长条形馈线(4)之间的距离(A)为0.8mm。5.根据权利要求1所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:正面长条形馈线(4)的宽度为4mm，反射器(3)的抛物线边(3_1)与介质基板(I)底边的距离(Lm)为 18mm。6.根据权利要求1所述一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，其特征在于:背面矩形馈线(5)的宽度为3mm，背面第一长条形馈线(6)的长度18mm，背面第一长条形馈线(6)的宽度为4_，背面第二长条形馈线(5-3)的宽度为3_。
【专利摘要】一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线，它涉及一种印刷准八木天线，具体涉及一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线。本发明为了解决现有单引向器的印刷准八木天线增益较小，无法满足现实需要的问题。本发明包括介质基板、引向器、反射器、正面长条形馈线、背面矩形馈线、背面第一长条形馈线、背面第二长条形馈线和两个有源振子臂，反射器印刷在介质基板的正面，反射器是由下凹的抛物线边和直线边组成封闭金属层，且反射器的直线边与介质基板的底边重合，引向器印刷在介质基板正面的上部，两个有源振子臂呈一字型印刷在介质基板正面的中部。本发明用于无线通信领域。
【IPC分类】H01Q19/17, H01Q15/14, H01Q1/38, H01Q1/50, H01Q19/06
【公开号】CN105186118
【申请号】CN201510486963
【发明人】谷海川, 宗华, 张恩泽, 刘冠君
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月10日