性能优化的双频微带天线装置的制作方法

1.本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种性能优化的双频微带天线装置。


背景技术：

2.传统的微带天线一般实现双频采用层叠式，即一般一层实现一个工作频带，两层叠加以实现双频。其中上层一般实现较高频率的辐射，下层实现较低频率的辐射。其中下层的辐射贴片充当上次贴片的地板。虽然这种结构简单，但是由于上层贴片馈电同轴线穿过下层贴片，破坏了下层固有辐射贴片，减小了下层的有效尺寸，并且上层贴片层叠在下层之上造成了下层特性阻抗、损耗和相速等参数的变化，还有双层贴片馈电间相互耦合，所以造成了下层贴片阻抗带宽和轴比带宽减少，上层的贴片对下层贴片的性能影响较大，造成下层贴片性能的下降。
3.普通微带天线工作带宽窄，不能很好覆盖多个卫星导航系统。如果增大带宽，往往需要采用低介电常数的介质作为天线基板材料，此时采用高频微波材料成本比较高。
4.并且，普通微带天线采用介质材料作为主要介质基板，并且为了宽带接收介质基板需要增厚，尤其对于低频的l2频段来讲一般要达到8mm~15mm。这样天线表面的表面波增加，会影响天线性能。另外天线介质增厚，产品重量增加，成本更会急剧增加（成本高）。并且如果单层介质增加到5mm以上，一般厂商加工不了，造成加工难度大，加工成本高，随之也会造成产品不良率增加。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种结构简单、生产成本低的性能优化的双频微带天线装置。
6.本实用新型的另一个目的是提供一种生产工艺简，容易制作较厚的天线的性能优化的双频微带天线装置。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种性能优化的双频微带天线装置，包括天线本体，所述天线本体包括：由上到下依次设置的第一介质基片、第二介质基片和导电接地平面；第一介质基片上端面设有第一辐射片馈电网络，第一介质基片和第二介质基片之间设有高频段的第一辐射片，第二介质基片下端面设有低频段的第二辐射片；
8.所述第二辐射片上侧均匀设有若干第一馈针，第二辐射片下侧均匀设有若干第二馈针，第一馈针穿过第一介质基片和第二介质基片与第一辐射片馈电网络连接，第二馈针与导电接地平面的馈电网络连接；
9.所述第二介质基片包括基座部和设于基座部上侧的凸台，凸台尺寸小于基座。
10.优选的是，所述第二介质基片和导电接地平面之间设有寄生天线单元，寄生天线单元包括环状的天线座和均匀设于天线座内缘的若干栅栏，栅栏下端与天线座一体成型，栅栏上端与第二介质基片连接固定。
11.优选的是，所述栅栏上端设有凸起，第二辐射片边缘设有与相适应的凹槽，凸起插
入到凹槽中。
12.优选的是，所述第一介质基片的介电常数为2.65-9.0，厚度为0.25mm-1mm。
13.优选的是，所述第二介质基片的介电常数为2.65-9.0，厚度为3mm-8mm。
14.优选的是，所述第一辐射片和第二辐射片均附着在第二介质基片上，其中，第一辐射片附着在凸台上端面，第一辐射片或第二辐射片为方形、圆形或对称多边形中的一种；第一辐射片和第二辐射片中，至少第二辐射片为薄铜片。
15.优选的是，所述第二介质基片的基座部边缘设有若干非金属紧固件。
16.优选的是，所述l1的馈电网络采用微带线结构，包括2个1/4微带延时线、2个微带合路器和1个180度的微带耦合器。
17.优选的是，所述第二辐射片上端面上均匀设有4个第一馈针，第三介质基片下端面上均匀设有4个第二馈针。
18.优选的是，所述天线本体中部设有贯通孔。
19.本实用新型的性能优化的双频微带天线装置，至少具有以下优点：
20.1.介质基片虽然需覆铜和电镀，但可采用低成本的工程塑料或其它介质，成本较低。
21.2.低频段的辐射片采用薄铜片,四个馈针向下焊接，四个馈针向上焊接，不破坏第二辐射片的结构，第二辐射片的工作频段的性能会更良好。
22.3.第二介质基片和导电接地平面之间采用空气替代了传统的高频微波材料，工作带宽宽，并且附加了寄生天线单元，改善了天线的轴比和缩小了产品尺寸，缩小了产品体积。
23.4.第一辐射片和第二辐射片均附着在第二介质基片上，简化了生产装配工艺。
附图说明
24.图1为性能优化的双频微带天线装置的立体结构示意图。
25.图2为图1中性能优化的双频微带天线装置在去掉第二介质基片后的立体结构示意图。
26.图3为一种性能优化的双频微带天线装置采用的馈电结构示意图。
27.图中标号为：1-天线本体，2-第一介质基片，3-第二介质基片，301-基座部，302-凸台，4-导电接地平面，5-第一辐射片馈电网络，6-第一辐射片，7-第二辐射片，701-凹槽，8-第一馈针，9-第二馈针，10-寄生天线单元，1001-天线座，1002-栅栏，1003-凸起，11-非金属紧固件，12-贯通孔。
具体实施方式
28.下面通过实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
29.应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
30.如图1-2所示，一种性能优化的双频微带天线装置，包括天线本体1，所述天线本体包括：由上到下依次设置的第一介质基片2、第二介质基片3和导电接地平面4；第一介质基
片上端面设有第一辐射片馈电网络5，第一介质基片和第二介质基片之间设有高频段的第一辐射片6，第二介质基片下端面设有低频段的第二辐射片7；
31.所述第二辐射片上端面均匀设有若干第一馈针8，第二辐射片下端面均匀设有若干第二馈针9，第一馈针穿过第一介质基片和第二介质基片与第一辐射片馈电网络连接，第二馈针与导电接地平面的馈电网络连接；第一辐射片采用向上馈电结构，不破坏辐射片第二辐射片结构。第二辐射片工作频段的性能会更良好。
32.所述第二介质基片包括基座部301和设于基座部上侧的凸台302，凸台尺寸小于基座。
33.所述第二介质基片和导电接地平面之间设有寄生天线单元10，寄生天线单元包括环状的天线座1001和均匀设于天线座内缘的若干栅栏1002，栅栏下端与天线座一体成型，栅栏上端与第二介质基片连接固定。
34.所述栅栏上端设有凸起1003，第二辐射片边缘设有与相适应的凹槽701，凸起插入到凹槽中。寄生天线单元优化了天线的轴比，使天线的整体性能更佳。
35.所述第一介质基片的介电常数为2.65-9.0，厚度为0.25mm-1mm。
36.所述第二介质基片的介电常数为2.65-9.0，厚度为3mm-8mm。
37.所述第一辐射片和第二辐射片均附着在第二介质基片上，其中，第一辐射片附着在凸台上端面，第一辐射片或第二辐射片为方形、圆形或对称多边形中的一种；第一辐射片和第二辐射片中，至少第二辐射片为薄铜片。尺寸大小对频率有影响；尺寸越大，频率越向低处偏移。
38.所述第二介质基片的基座部边缘设有若干非金属紧固件11。
39.所述l1的馈电网络采用微带线结构，包括2个1/4微带延时线、2个微带合路器和1个180度的微带耦合器。所述第二辐射片上端面上均匀设有4个第一馈针，第三介质基片下端面上均匀设有4个第二馈针。一般来说，天线的馈点数目越多，其对称性越好，则相位中心的稳定度越高。本文的天线每层采用了均匀对称的4馈点同轴馈电结构，从设计上保证了天线的相位中心的稳定性。馈电结构采用图3所示形式：为了实现天线接收右旋圆极化波，用两个1/4波长的微带延迟线，和两个微带合路器以及1个微带180耦合器组成微带馈电网络，其中两个支路插入1/4波长微带延时线使两个合路器输出2个等幅且相位各相差180度的电场信号，经过180度耦合器合路移相后终端得到一路同相信号。
40.所述天线本体中部设有贯通孔12，以供同轴电缆等通过。
41.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。