一种简易的小型化八木天线的制作方法

本实用新型涉及八木天线领域，特别是一种简易的小型化八木天线。

背景技术：

目前，八木天线(Yagi-Uda Antenna)是一种常规天线，它有很好的方向性，较偶极天线有高的增益，可适用于测向、远距离通信等领域。但由于传统的八木天线是一种立体性天线，体积较庞大，与微波电路集成较为困难。1998年，加利福尼亚大学洛杉矶分校的Itoh教授领导的科研小组巧妙地将八木天线技术引用至印刷电路板(PCB)上，并利用印刷振子和接地板实现了引向器，馈电振子和反射器功能，减小了传统八木天线的尺寸。同时在天线结构上采用1/4波长转换器，平衡巴伦，差模馈电等技术，解决了传统八木天线中的窄带问题，一时成为国际上的研究热点，并将这种天线命名为准八木天线(Quasi Yagi-Uda Antenna)。随后的工作主要围绕进一步展宽带宽实现宽频，多频以及针对准八木天线阵列展开，并取得了不错的研究成果。

如图1所示，传统的准八木天线由反射器，馈源振子和引向器构成，从横向尺寸看馈源振子全长度Ldri约为(0.45～0.48)λ₀，λ₀为辐射信号自由空间波长，反射器长度Lref略长于馈源振子，引向器略短于馈源振子，因而横向长度应略大于0.5λ₀；从纵向长度分析，反射器和馈源振子间距Sref约为0.2λ₀，馈源振子与引向器间距Sdir为0.2λ₀，因而传统三元八木天线的大小约为0.5λ₀*0.4λ₀。

将上述结论置于微带八木天线，如图2所示，由于介质作用，馈源振子等单元横向尺寸会有一定的缩小，但是由于存在介质-空气边界对电磁信号的影响，天线末端仍需与介质边缘有一定间距，故而一般仍采用的0.5λ₀的选择尺寸；纵向方面，馈源振子与共面带线、差模馈电电路、巴伦相连，后者具有稳定带宽的作用，长度约为0.25λ₀。同时考虑到天线微带馈线的长度，纵向尺寸整体算来，也约为0.5λ₀，天线基片的尺寸一般略大于0.5λ₀。为实现高增益时，如增加引向器数目尺寸会变得更大。

可知，该三元准八木天线的尺寸大小为0.5λ₀*0.5λ₀。采用该纵向布局，天线尺寸纵向长度有相当一部分被平衡巴伦占用,使得从准八木天线的整体结构来看，布局较为松散，整个天线结构显得体积较大。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中，提出一种从纵向尺寸上进行缩减、并能确保良好的电气性能特性的简易的小型化八木天线。

本实用新型采用如下技术方案：

一种简易的小型化八木天线，包括介质基板，设置于该介质基板正面的天线馈线、平衡巴伦、差模馈电电路、共面带线、馈源振子和引向器，及设置于该介质基板反面的接地片；其特征在于：该天线馈线一端连接天线端口，另一端连接平衡巴伦一端；该平衡巴伦另一端与差模馈电电路一端相连，该天线馈线和平衡巴伦水平并列地布置于该介质基板一端的一侧；该差模馈电电路另一端与共面带线一端相连，且该差模馈电电路水平布置于介质基板该端的另一侧；该馈源振子水平布置于该介质基板中部，馈源振子的源端与共面带线另一端相连；该引向器水平地布置于该介质基板另一端。

优选的，所述接地片还作为反射器，其位于与所述差模馈电电路相对应一端，其长度为0.45λ-0.46λ。

优选的，所述介质基板的相对介质常数的范围为3-6.5。

优选的，所述馈源振子长度为0.23λ-0.27λ。

优选的，所述介质基板的长度为0.45λ-0.46λ，宽度为0.37λ-0.40λ。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的八木天线，将平衡巴伦和天线馈线横置以减小纵向长度；从而实现小型化，使得天线结构更为紧凑，还能确保良好的电气性能特性。

2、本实用新型的八木天线，采用介点常数较高的介质基板，可以有效地减少引向器，馈源振子和反射器的长度。

附图说明

图1为现有八木天线示意图；

图2为现有微带八木天线示意图；

图3为本实用新型八木天线结构图(正面)；

图4为本实用新型八木天线结构图(反面)；

图5为本实用新型八木天线结构图(侧面)；

图6为本实用新型八木天线尺寸图；

图7为本实用新型915MHz仿真增益图(E面)；

图8为本实用新型915MHz仿真增益图(H面)；

图9为本实用新型仿真的驻波系数与频率关系图；

其中：10、介质基板，11、接地片，20、引向器，30、馈源振子，40、共面带线，50、差模馈电电路，60、平衡巴伦，70、天线馈线。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

参照图3至图6，包括介质基板10，设置于该介质基板10正面的天线馈线70、平衡巴伦60、差模馈电电路50、共面带线40、馈源振子30和引向器20，及设置于该介质基板10反面的接地片11，该介质基板的长度为0.45λ-0.46λ，宽度为0.37λ-0.40λ，介质基板的相对介质常数的范围为3-6.5。该天线馈线70为微带线，其一端连接天线端口，另一端连接平衡巴伦60一端。该平衡巴伦60为微带线，其另一端与差模馈电电路50一端相连，该天线馈线70和平衡巴伦60水平并列地布置于该介质基板10一端的一侧；该差模馈电电路50另一端与共面带线40一端相连，且该差模馈电电路50水平布置于介质基板10该端的另一侧，该差模馈电电路50为微带线。若该差模馈电电路50位于介质基板10右侧，则天线馈线70和平衡巴伦60位于左侧；差模馈电电路50位于介质基板10左侧，则天线馈线70和平衡巴伦60位于介质基板10右侧。该平衡巴伦60的长度为导波波长的1/4。为了保证输入信号的稳定性，天线馈线70的长度约保留0.1λ，电阻为50Ω₀

该馈源振子10为印刷振子，其水平布置于该介质基板10中部，馈源振子30源端与共面带线40另一端相连，馈源振子30两辐射端距离介质基板10边缘有一定距离。该馈源振子的长度为0.23λ-0.27λ。

本实用新型的引向器为印刷振子，其水平地布置于该介质基板另一端。该引向器20与介质基板10边缘之间有留白。引向器20的长度小于馈源振子30的长度。

介质基板10反面接地片11还可作为反射器，该接地片11位于与差模馈电电路50相对应一端，其长度为0.45λ-0.46λ。

针对在902MHZ-928MHZ的频段内做样品测试，以中心频点915MHZ进行设计，引向器20、馈源振子30、馈源振子馈线50、差模馈电电路50、平衡巴伦60、天线馈线70等相关尺寸大小及相互位置关系的距离大小参照图6所示，尺寸范围如下：接地片11的长度aa为138mm-142mm，馈源振子长度Ldir为78mm-82mm，介质基板的长度aa为138mm-142mm，宽度bb为118mm-122mm。

介质基板10的材质为环氧树脂或聚四氟乙烯，其基片介电常数εr为6.15，损耗角正切为0.0028，厚度h＝1.27mm，本实用新型的小型化的准八木天线的大小尺寸分别aa＝140mm,bb＝120mm，小于915MHz自由空间波长的1/2。具体的优化参数如下：

利用HFSS软件对模型进行仿真，测试结果显示，在902MHZ-928MHZ频段内，具有较为优秀的电气性能，参照图9，为驻波系数与频率的关系图；参照图7、图8，分别为E面和H面915MHz仿真增益图。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。