专利名称：小型宽频微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小型天线，具体是一种探针馈电形式的小型宽频微带天线。用于无线通信技术领域。
背景技术：
在无线通信飞速发展的今天，微带天线由于其重量轻，低轮廓，造价低等优点而成为很多无线系统设计时的首选。而实现多媒体和多用户的宽频带无线通信是无线通信发展的趋势，但是微带天线特有的窄带特性很大程度上限制了它的使用。对于简单的单层微带天线，可以采用厚的低介电常数的基板来增加带宽，但是由于介电常数最小是1，且如果天线介质太厚的话，会增大损耗，影响辐射，从而效果很有限；利用双层(多层)微带天线或者共面的多贴片天线虽然可以增加带宽，但是同时也增加了天线的厚度或者面积以及制造的复杂度。
经文献检索发现，K.M.Luk等人在《电子快报》上发表的“宽频微带贴片天线”(Broadband microstrip patch antenna.Electronics Letters，1998，341442-1443.)，该天线通过“三维Y形”的探针对矩形贴片馈电，单层微带天线实现了35％的带宽。但是如果想进一步提高天线的带宽，降低天线的谐振频率就比较困难。
发明内容
本实用新型针对现有技术的缺陷，提出一种小型宽频微带天线，通过“三维Y形”的探针来馈电，使其可以实现54％的带宽；并且该天线的“短路墙”结构使得天线的尺寸大大缩小，只有常规微带天线长度的一半。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括辐射贴片、短路墙、“三维Y形”探针、接地平面和SMA连接器。辐射贴片采用常规的矩形贴片，贴片的谐振长度约等于二分之一的谐振波长。短路墙垂直于辐射贴片的一个辐射边。可以看成是辐射贴片的延伸段。接地平面和辐射贴片平行，并且“短路墙”和地相接触。该天线采用介电常数等于1空气或者介电常数接近1的泡沫塑料作为介质。常规的探针馈电结构直接和辐射贴片接触，为获得较大的带宽，常常加厚天线，从而探针的长度一般很长，这样就会引入较大的探针电感，从而使得天线很难实现匹配。因此本实用新型中采用“三维Y形”探针。和常规的探针接触式馈电微带天线相比，该探针不与天线直接接触，Y形的上半部分向下(向接地平面)倾斜一个角度，通过这种方式和贴片耦合，“三维Y形”探针的横向部分和辐射贴片组成的结构呈现容性，而探针的竖直部分呈现感性，感性部分和容性部分形成了一个谐振回路，调节天线的结构，使得其馈电结构的谐振频率接近辐射贴片的谐振频率，从而展宽了天线的带宽。SMA连接器内导体和“三维Y形”探针相连，外导体和接地平面相连。
和现有技术相比，本实用新型具有如下优点1)相比于常规结构的单层天线，该天线具有较大的带宽。带宽可以达到54％，在实际应用中，该带宽可以满足目前大多数通信系统的带宽要求。2)天线结构简单。天线的辐射贴片采用的常规的矩形贴片加上一个短路墙，馈电结构采用的“三维Y形”探针，制作和生产很方便。3)天线性能调节方便。在天线设计和调试过程中，可以通过改变贴片的长度来主要的调节谐振频率，通过探针的结构的改变来调节匹配使之达到宽带的效果，可以调节的参数比较多，调试方便。
图1是本实用新型天线的俯视图图2是本实用新型天线的剖面图图3是本实用新型天线的三维图具体实施方式
如图1、2和3所示，本实用新型包括“三维Y形”探针1、辐射贴片2、短路墙3、接地平面4和SMA连接器5。其连接关系为短路墙3垂直于辐射贴片2的一个辐射边，接地平面4和辐射贴片2平行，并且短路墙3和地相接触，“三维Y形”探针1的Y形上半部分向接地平面4倾斜一个角度，通过这种方式和辐射贴片2耦合，SMA连接器5内导体和“三维Y形”探针1相连，外导体和接地平面4相连。
辐射贴片2、短路墙3和接地平面4均采用厚度为0.2mm的铜皮制成。
如图1所示，辐射贴片2采用矩形贴片，贴片的谐振长度约等于二分之一的谐振波长，辐射贴片2长度为L，宽度为W，长度L的取值为天线谐振波长的1/4，宽度w约为长度L的2.4倍。
接地平面4为一个正方形，边长G为辐射贴片长度的4倍。该接地平面4的大小可以根据实际应用场合变化，只要保证离辐射贴片2边的距离大于0.5波长即可。
“三维Y形”探针1的直径为d，和SMA连接器5内导体的半径相同。俯视图中，探针露出辐射贴片2部分的长度为s，该长度可以用来调节天线的匹配。
如图2所示，辐射贴片2距离接地平面4的高度为H，该距离由实际应用场合决定。H越大，带宽越大，但是一般限制在0.25谐振波长范围内。
短路墙3连接天线的一个辐射边和接地平面4，宽度和辐射贴片2的宽度相同，高度等于天线的厚度。
“三维Y形”探针1的垂直部分的长度为h1，其末端离地面的距离是h2。h1的大小约等于H的一半，h2的大小根据实际天线来调节，但始终小于H，h2是调节天线匹配的最有效的参数。
SMA连接器5和“三维Y形”探针1焊接相连。辐射贴片2通过介电常数和空气接近的泡沫塑料支撑。
如图3所示，“三维Y形”探针1的上半部分的张角为α，α的值和天线匹配相关，一般取60度，“三维Y形”探针(1)的两臂长度均为f，f长度小于0.25波长。
权利要求1.一种小型宽频微带天线，包括“三维Y形”探针(1)、辐射贴片(2)、短路墙(3)、接地平面(4)和SMA连接器(5)，其特征在于，短路墙(3)垂直于辐射贴片(2)的一个辐射边，接地平面(4)和辐射贴片(2)平行，并且短路墙(3)和地相接触，“三维Y形”探针(1)的Y形上半部分向接地平面(4)倾斜一个角度，通过这种方式和辐射贴片(2)耦合，SMA连接器(5)内导体和“三维Y形”探针(1)相连，外导体和接地平面(4)相连。
2.根据权利要求1所述的小型宽频微带天线，其特征是，“三维Y形”探针(1)的垂直部分的长度为h1，其末端离地面的距离是h2，h1的大小约等于H的一半，h2始终小于辐射贴片(2)距离接地平面(4)的高度。
3.根据权利要求1或者所述的小型宽频微带天线，其特征是，“三维Y形”探针(1)的直径和SMA连接器(5)内导体的半径相同，探针露出辐射贴片(2)部分的长度为s。
4.根据权利要求1所述的小型宽频微带天线，其特征是，辐射贴片(2)采用矩形贴片，贴片的谐振长度等于二分之一的谐振波长，辐射贴片(2)长度为L，宽度为W，长度L的取值为天线谐振波长的1/4，宽度W约为长度L的2.4倍。
5.根据权利要求1或者4所述的小型宽频微带天线，其特征是，接地平面(4)为一个正方形，边长为辐射贴片(2)长度的4倍，接地平面(4)离辐射贴片(2)边的距离大于0.5波长，辐射贴片(2)距离接地平面(4)的高度限制在0.25谐振波长范围内。
6.根据权利要求1所述的小型宽频微带天线，其特征是，短路墙(3)连接天线的一个辐射边和接地平面(4)，宽度和辐射贴片(4)的宽度相同，高度等于天线的厚度。
7.根据权利要求1所述的小型宽频微带天线，其特征是，SMA连接器(5)和“三维Y形”探针(1)焊接相连，辐射贴片(2)通过介电常数和空气接近的泡沫塑料支撑。
8.根据权利要求1所述的小型宽频微带天线，其特征是，“三维Y形”探针(1)的上半部分的张角为α，α的值和天线匹配相关，“三维Y形”探针(1)的两臂长度均为f，f长度小于0.25波长。
专利摘要一种小型宽频微带天线，用于无线通信技术领域。本实用新型包括“三维Y形”探针、辐射贴片、短路墙、接地平面和SMA连接器，短路墙垂直于辐射贴片的一个辐射边，接地平面和辐射贴片平行，并且短路墙和地相接触，“三维Y形”探针的Y形上半部分向接地平面倾斜一个角度，通过这种方式和辐射贴片耦合，SMA连接器内导体和“三维Y形”探针相连，外导体和接地平面相连。本实用新型采用斜“三维Y形”的馈电结构，天线带宽可以达到54％，短路墙的结构使得天线的长度大大减小，制作和生产很方便，可以通过改变贴片的长度来主要的调节谐振频率，通过探针结构的改变来调节匹配使之达到宽带的效果。
文档编号H01Q13/08GK2717047SQ20042008125
公开日2005年8月10日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者戚冬生, 黎滨洪 申请人:上海交通大学