一种收集空间ISM电磁场能量的微带贴片八木天线的制作方法

本发明涉及接收天线领域，具体涉及一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线。

背景技术：

随着近年来移动通信技术的迅速发展，以及各种各样的通信需求出现，空中布满了各个频段的电磁波。以移动通信为例，基站会每隔一段时间便对小区内所有移动台进行广播，并且由于资金和技术等问题，基站在与移动台进行通信时多采用全向天线，因此实际上存在大量电磁波能量被浪费。由于ism频段可用于工业、科学和医学，无需授权许用，因此本发明以收集ism频段的电磁场能量为主要目标，实现能量的再利用，并为一些小型设备供能，增加续航能力。为了设计出具有较高能量收集效率的天线系统，满足对较高增益的要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线。

本发明采用如下技术方案：

一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线，包括介质基板，天线辐射单元及地板，所述天线辐射单元位于介质基板的上表面，地板位于介质基板的下表面，所述天线辐射单元包括反射贴片、有源贴片、寄生贴片及引向贴片，所述有源贴片位于介质基板的中间位置，并关于介质基板中心对称，所述反射贴片包括第一及第二反射贴片，位于有源贴片的左侧，并关于介质基板横向中线对称，所述寄生贴片包括第一及第二寄生贴片，所述第一及第二寄生贴片位于有源贴片的上方及下方，关于介质基板中心对称，所述引向贴片位于有源贴片的右侧。

所述引向贴片包括第一、第二、第三及第四引向贴片，所述第一及第二引向贴片位于有源贴片的右侧，并关于介质基板的横向中线对称，所述第三及第四引向贴片分别位于第一及第二引向贴片的右侧，并关于介质基板的横向中线对称。

有源贴片及引向贴片为正方形，寄生贴片及反射贴片均为矩形。

所述有源贴片开有矩形凹槽，所述凹槽关于介质基板横向中线对称。

所述第一及第二反射贴片长lr＝35mm，宽lw＝20.805mm，两个反射贴片间隔距离d1＝2.59mm，反射贴片距离有源贴片的0.94mm。

所述第一及第二寄生贴片长为lp＝35.8mm，宽wp＝31.2mm，距离有源贴片的上、下边距离均为0.94mm。

所述第一及第二引向贴片的尺寸相同，边长为35.2mm的正方形，两个引向贴片的间距为2.3mm，所述第三及第四引向贴片的尺寸相同，边长为27.7mm的正方形，两个引向贴片的间距为10.5mm。

还包括馈线，所述馈线与有源贴片的矩形凹槽连接。

反射贴片的短边长大于ism公用频段的二分之一波长，第三及第四引向贴片的边长小于ism公用频段的二分之一波长，有源贴片长度等于ism公用频段的二分之一波长，两有源贴片间距为ism公用频段的四分之一波长。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种具有较高定向增益的天线设计成果，采用高介电常数的介质材料实现天线的小型化，相对已有天线具有较高的定向增益，满足了能量转化电路对接收天线的要求。

附图说明

图1是本发明一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线的结构图；

图2是本发明一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线的端口反射系数曲线图；

图3是本发明一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线在2.45ghz的方向图；

图4是本发明一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线的驻波比图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种收集空间ism电磁场能量的微带贴片八木天线，结构俯视图如图1所示,介质基板100为rogersrt/duroid5880(tm),介电常数为2.2，厚度为1.6mm，长为210mm，宽为128mm。所述地板位于介质基板的下表面,介质基板的上表面刻蚀天线辐射单元,所述天线辐射单元包括反射贴片、有源贴片、寄生贴片及引向贴片。

所述有源贴片具体为一个，位于介质基板的中间位置，并关于介质基板中心对称，所述有源贴片为正方形，左边开一矩形凹槽连接馈线200，所述凹槽关于介质基板横向中线对称。

所述反射贴片包括第一及第二反射贴片，位于有源贴片的左侧，并关于介质基板横向中线对称，所述寄生贴片包括第一及第二寄生贴片，所述第一及第二寄生贴片位于有源贴片的上方及下方，关于介质基板中心对称，所述引向贴片位于有源贴片的右侧。

所述引向贴片包括第一、第二、第三及第四引向贴片，所述第一及第二引向贴片位于有源贴片的右侧，并关于介质基板的横向中线对称，所述第三及第四引向贴片分别位于第一及第二引向贴片的右侧，并关于介质基板的横向中线对称。

所述馈线与贴片共面反射贴片为矩形，所述第一及第二反射贴片的长为lr＝35mm，宽lw＝20.805mm，两个反射贴片间隔距离d1＝2.59mm，反射贴片距离有源贴片的0.94mm。

所述第一及第二寄生贴片为矩形结构，长为lp＝35.8mm，宽wp＝31.2mm，距离有源贴片的上、下边距离均为0.94mm。

所述有源贴片、第一引向贴片，第二引向贴片，第三引向贴片和第四引向贴片为正方形,并在有源贴片两边加了两块堆成矩形寄生贴片

所述第一及第二引向贴片的尺寸相同，边长为35.2mm的正方形，两个引向贴片的间距为2.3mm，所述第三及第四引向贴片的尺寸相同，边长为27.7mm的正方形，两个引向贴片的间距为10.5mm。

具体参数如下所示：

lb＝210mm，wb＝128mm，wf2＝2.85mm，lf2＝24.4mm，wf1＝0.71mm，d1＝2.59mm，wr＝20.805mm,g1＝0.94mm,a1＝1.03mm,aw＝4.74mm,ld＝39.1mm,lp＝35.8mm,wp＝31.2mm,d2＝0.94,ld1＝35.2mm,s1＝2.3mm,g2＝1.1mm,g3＝1.1mm,g4＝3.85mm,ld2＝27.7mm,s2＝10.5mm。

如图2所示，天线的差分反射系数在ism频段内的中心点2.45ghz小于-20db，天线都能覆盖的频率范围为2.424ghz-2.478ghz。

如图3所示，天线在xoz平面，yoz平面的辐射方向图都具有很好的向外辐射特性。

如图4所示，天线的驻波比在工作频段中心点2.45ghz时接近于1，表示馈线和天线的阻抗匹配良好，此时高频能量被天线大部分接收。

各单元相对位置关系根据天线设计原理设计，通过良好设计的参数及各单元之间的耦合强度，天线整体实现了较低的回波损耗(t<-20db)。反射贴片略长于ism公用频段的二分之一波长，引向贴片长度略短于二分之一波长，有源贴片长度等于二分之一波长，两贴片间距四分之一波长。因此，反射贴片表现出电感性，电流滞后电压90°，在辐射到有源贴片的过程中又滞后90°，形成了180°的相位偏移，起到了抵消的效果。引向贴片表现出电容性，电流超前电压90°同时，引向贴片感应的电磁波向有源贴片辐射，经四分之一波长的路程后滞后90°，与引向贴片引发的效应相抵消，二者相位相同，使信号强度增加。

该天线具有增益高，工作频段宽的特点。本发明在保证半功率波束宽度和相对较高的前后向比的前提下,通过选择正方形的贴片形状，在有源贴片两边加“栅栏”改善其方向性,设置不同的贴片间距进行优化等方法,经过多次实验优化,使天线在工作的ism频段上有较高的增益，并在有源贴片两边附加寄生贴片，实现了更宽的阻抗带宽，所以能够适用于能量采集的方面。

本发明采用经过良好设计的微带八木天线，可以实现在ism公用频段的高增益接收，反射系数t<-20db。使用这一天线可以更好地接受环境中的电磁能量，减少能量的浪费，并驱动负载的正常工作，具有极高的现实意义。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。