贴片天线的制作方法
【专利摘要】于此公开了贴片天线，包括：矩形贴片；以及矩形接地面，该接地面与所述贴片平行并且通过介电材料片隔离，所述贴片具有彼此相对的第一较长边和第二较长边，以及彼此相对的第一较短边和第二较短边，邻近所述贴片的所述第一较长边提供了第一行过孔，邻近所述贴片的所述第二较长边提供了第二行过孔，邻近所述贴片的所述第一较短边提供了第三行过孔，以及邻近所述贴片的所述第二较短边提供了第四行过孔，以及每个所述过孔延伸通过所述贴片、所述介电材料片以及所述接地面从而将所述天线短路。
【专利说明】贴片天线
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及贴片天线，尤其涉及适用于但不专用于电信的贴片天线。
【背景技术】
[0002]单极天线被广泛地用于无线通信中。然而，传统的单极天线具有四分之一波长的高轮廓，这对于一些只有有限空间来覆盖天线的设备和应用来说太高了。因此已经提出了很多单极贴片天线。在这一点上，虽然单极贴片天线可以产生垂直极化，但是单极贴片天线的增益低，尤其在水平平面中。
[0003]因此本发明的目的是提供贴片天线，可以减缓上述缺点，或者至少为商业和公众提供有用的替代物。
【发明内容】
[0004]根据本发明，提供了贴片天线，包括:矩形贴片，以及接地面(ground plane)，该接地面与所述贴片基本平行并且通过介电材料片隔离，其中所述贴片具有彼此相对的第一较长边和第二较长边，以及彼此相对的第一较短边和第二较短边，其中邻近所述贴片的所述第一较长边提供了第一行过孔，邻近所述贴片的所述第二较长边提供了第二行过孔，邻近所述贴片的所述第一较短边供了第三行过孔，以及邻近所述贴片的所述第二较短边提供了第四行过孔，以及其中每个所述过孔延伸通过所述贴片、所述介电材料片以及所述接地面从而将所述天线短路。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]本发明的优选实施方式将参考附图仅以示例的方式进行描述，其中:
[0006]图1A示出了根据本发明的优选实施方式的长矩形微带贴片天线的主视图；
[0007]图1B示出了图1A中所示的贴片天线的横截面侧视图；
[0008]图2示出了图1A和IB中所示的天线的反射系数(S11)的测量结果；
[0009]图3示出了图1A和IB中所示的天线的最大增益的仿真和测量结果；
[0010]图4示出了图1A和IB中所示的天线的仰角模式在5.65GHz的仿真和测量结果；以及
[0011]图5示出了图1A和IB中所示的天线的方位角模式在5.65GHz的仿真和测量结果。
【具体实施方式】
[0012]根据本发明的优选实施方式的长矩形微带贴片天线在图1A和IB中示出，并且通常被标记为10。简单地说，天线10被构建在长微带贴片天线上，该长微带贴片天线具有短路该天线的导通过孔。
[0013]如图1A和IB所示，天线10包括矩形接地面12和矩形贴片14，该矩形接地面12和矩形贴片14彼此平行并且通过用由介电材料制成的平面衬底16彼此隔离并与该平面衬底16接合。例如，衬底16可以是介电常数L为2.33的印刷电路板(PCB)。贴片14在中心处被供应有50 Ω的同轴传输线。接地面12可以是正方形形状。
[0014]贴片14具有彼此相对并平行的一对较长的边18a、18b，以及彼此相对并平行的一对较短的边18c、18d。相邻地沿着较长的边18a提供有直的过孔20a行；相邻地沿着较长的边18b提供有直的过孔20b行；相邻地沿着较短的边18c提供有直的过孔20c行；以及相邻地沿着较短的边18d提供有直的过孔20d行。过孔20a行平行于过孔20b行，并且过孔20c行平行于过孔20d行。
[0015]过孔20a、20b、20c、20d中的每一者延伸通过接地面12、衬底16以及矩形贴片14，并且将接地面12与贴片14电导通，因而将天线10短路。过孔20a、20b、20c、20d可以由诸如铜线的电导材料线制成。
[0016]更具体地，天线10可以为如下尺寸:
[0017]a.过孔20c行和过孔20d行之间的距离L是62.4mm ；
[0018]b.每个较短的边18c、18d的长度W是30.4mm ；
[0019]c.衬底16的厚度h是1.57mm ；
[0020]d.过孔20&、2013、20(3、20(1中的每个过孔的直径(1是0.6111111;
[0021]e.过孔20a行和过孔20b行之间的距离s是16.8mm ；
[0022]f.在沿着过孔20a行的连续过孔20a之间的距离P以及在沿着过孔20b行的连续过孔20b之间的距离P是3.9mm ；
[0023]g.在沿着过孔20c行的连续过孔20c之间的距离P1以及在沿着过孔20d行的连续过孔20d之间的距离P1是1.5mm ;以及
[0024]h.接地面12是正方形并且每个边的长度是100mm。
[0025]图2示出了贴片天线10的反射系数(S11)的测量结果。“HFSS”(最初代表“高频结构仿真器”)是用于电磁结构的商业有限元方法解算机，并且是用于天线设计的商业工具。贴片天线10提供了大约12.8%的部分带宽并且在从5.56GHz至6.3GHz的带宽中工作。
[0026]因而贴片天线10的轮廓只有大约在自由空间的波长的0.03倍。此外，由于过孔20c行与过孔20d行之间的距离L等于或大于自由空间内的一个波长，贴片天线10被称为“长”。在这种特定的实施方式中，距离L大约为在自由空间内的波长的1.25倍。
[0027]图3示出了贴片天线10的最大增益的仿真和测得的结果。可以看出的是，贴片天线10的最大增益大约为9dBi。由于测量误差导致的非常微小的不一致在仿真结果与测量结果之间被观测到。
[0028]图4示出了贴片天线10的仰角模式在5.56GHz的仿真和测量结果。可以发现，贴片天线10如同传统单极天线一样，在水平平面中产生了垂直极化。贴片天线10在主仰角平面中的辐射模式具有圆锥形形状，类似于由传统单极天线所产生的。
[0029]图5示出了贴片天线10的方位角模式的仿真和测量结果。可以看出，在水平平面中的方位角模式具有“8”的形状，意味着天线10向前和向后端射处进行辐射。辐射模式在有兴趣的频率带宽内是稳定的。
[0030]应当理解的是，可以针对在此所示的频带以外的其它频率来设计这种类型的贴片天线。
[0031]贴片天线10具有非常低的轮廓、高增益和宽带宽。该贴片天线10具有低成本、低重量和易于安装在PCB上的简单结构，并且因而可以被简单地在工业中生产。贴片天线10可以被用于室内基站、车辆、飞机、直升机等。由于贴片天线10还在主仰角平面内产生圆锥形辐射模式并且在向后和向前端射处产生垂直极化，贴片天线10可以与传统单极天线配合使用。
[0032]应当理解的是，以上仅是本发明可以执行的示例，并且在不背离本发明的思想的情况下，可进行各种修改和/或替换。还应当理解的是，为了简洁，在单个实施方式的内容中描述的本发明的各种特征还可以单独地或以任意合适的子组合提供。
【权利要求】
1.一种贴片天线，包括: 矩形贴片；以及 接地面，该接地面与所述贴片基本平行并且通过介电材料片隔离， 其中所述贴片具有彼此相对的第一较长边和第二较长边，以及彼此相对的第一较短边和第二较短边， 其中邻近所述贴片的所述第一较长边提供了第一行过孔，邻近所述贴片的所述第二较长边提供了第二行过孔，邻近所述贴片的所述第一较短边提供了第三行过孔，以及邻近所述贴片的所述第二较短边提供了第四行过孔，以及 其中每个所述过孔延伸通过所述贴片、所述介电材料片以及所述接地面从而将所述天线短路。
2.根据权利要求1所述的贴片天线，其中所述接地面是矩形或正方形形状。
3.根据权利要求1所述的贴片天线，其中所述第一行过孔、所述第二行过孔、所述第三行过孔以及所述第四行过孔以直线行进行布置。
4.根据权利要求3所述的贴片天线，其中所述第一行过孔基本平行于所述第二行过孔。
5.根据权利要求3所述的贴片天线，其中所述第三行过孔基本平行于所述第四行过孔。
6.根据权利要求5所述的贴片天线，其中所述第三行过孔与所述第四行过孔之间的距离等于或大于自由空间内的一个波长。
7.根据权利要求6所述的贴片天线，其中所述第三行过孔与所述第四行过孔之间的距离基本为自由空间内的波长的1.25倍。
8.根据权利要求5所述的贴片天线，其中所述第三行过孔与所述第四行过孔之间的距离基本为62.4mm。
9.根据权利要求1所述的贴片天线，其中所述第一较短边的长度基本为30.4mm。
10.根据权利要求1所述的贴片天线，其中所述介电材料片的厚度基本为1.57mm。
11.根据权利要求4所述的贴片天线，其中所述第一行过孔与所述第二行过孔之间的距离基本为16.8mm。
12.根据权利要求1所述的贴片天线，其中每个所述过孔的直径基本为0.6mm。
13.根据权利要求1所述的贴片天线，其中在所述第一行过孔中的连续过孔的中心之间的距离基本为3.9mm。
14.根据权利要求1所述的贴片天线，其中在所述第三行过孔中的连续过孔的中心之间的距离基本为1.5mm。
【文档编号】H01Q9/04GK104051855SQ201410090314
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】薛泉, 刘菊华 申请人:香港城市大学