双频带低剖面定向天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信领域，尤其是双频带低剖面的定向天线，可作为射频收发前端的天线，广泛应用在移动通信、卫星通信、雷达等无线通信系统，特别适合于需要多频带工作，且对天线剖面严格要求的应用场合。
【背景技术】
[0002]随着移动通信技术的快速发展，人们对于无线信息交流的要求也越来越高。目前在中国就出现了 2G(GSM、CDMA、PCS)通信系统、3G(TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000)通信系统与4G(TD-LTE)通信系统共存的局面。为了节省天线的站址资源，网络融合的技术需求日益紧迫。多频段天线的开发设计迫在眉睫。采用多频带天线来代替原有的单频段天线，可以有效的解决站址资源稀缺的现实问题，并可以提高网络的通信品质。
[0003]多频段天线的传统设计方法需要增加额外的谐振枝节，而这在一定程度上增加了天线的尺寸。而低剖面天线的研发，一般集中在微带型定向天线的设计上。但是微带定向天线因其剖面过低，其工作频段的带宽较窄，一般在2%左右。
[0004]对称振子是无线通信系统中最经常使用的天线辐射单元。它用于定向辐射时，必须在距离振子λ/4波长处放置金属反射板，已形成单轴辐射特性。同时，利用振子与地板之间的平衡-非平衡转化器一巴伦来调整对称振子的馈电。然而，0.25λ的高度限制了很多应用场景，如何降低对称振子的高度，是天线研究的一个热点问题。
[0005]一个有效的方法是使用电磁带隙结构(Electromagnetic bandgap，EBG)或超材料来代替传统的金属反射板。由于入射到EBG结构上面的电磁波可以被其同相反射，EBG结构在一定程度上可以看作磁导体。位于EBG结构上方的对称振子，可以大幅度降低其剖面高度。在传统的金属反射板的情况下，对称振子福射的电磁波照射到反射板上，其来波与反射板有着180度的相位差;而使用EBG结构后，来波与反射板的相位差为O度。因此，在理论上对称振子可以近零放置在EBG结构上面。专利号为:CN203553362U的专利一天线反射板和低剖面天线，介绍了一种基于超材料片层和多个导电几何结构构成的反射板。它可以将天线与反射板的间距减小到四分之一波长之下，从而形成低剖面天线。
[0006]然而，天线与EBG结构距离较近，其相互耦合影响较为严重。这样就会导致天线本体的性能发生改变。这种EBG结构需要仔细设计，并且对于宽频带、多频段天线的特性影响也没有规律性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的为了克服现有技术中的不足之处，提供了一种具有常规金属反射板、结构简单，馈电简洁的双频带低剖面天线。
[0008]为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案:
[0009]双频带低剖面定向天线，包括一个金属反射板，一个金属贴片，一个介质基板，一个微带馈电线和多个短路销钉;所述的金属贴片与微带馈电线分别印制在介质基板的两侦U，其中微带馈电线与金属贴片的对称轴重合；
[0010]所述的介质基板与金属反射板的距离小于四分之一波长。
[0011]所述的金属贴片主要由开有两条辐射缝隙的短路贴片和耦合贴片构成，其中金属贴片轴对称设置，且金属贴片的对称轴与微带馈电线重合。所述的短路贴片一侧通过短路销钉与金属反射板相连。
[0012]进一步地，所述的金属反射板可以为长方形、U型、V型等形状。
[0013]进一步地，所述的介质基板采用FR4、陶瓷、聚四氟乙烯、铁氧体或者空气等材质。
[0014]作为本发明的一种优化方案，所述的微带馈电线具有不同的宽度，形成阶梯阻抗变换线的形式。从而可以保证天线在较宽的频段内匹配。同时，微带馈电线的末端可以采用短路的方式与耦合贴片相连，也可以采用耦合的方式进行馈电。
[0015]作为本发明的另一种优化方案，所述的短路贴片上的辐射缝隙为弧形。两条辐射缝隙分别位于短路贴片的两侧，并轴对称。
[0016]进一步地，同轴电缆穿过金属反射板，其内芯与微带馈电线相连，而外壁与短路贴片相连。同轴电缆的特性阻抗一般选用50欧姆的电缆线。
[0017]进一步地，短路贴片和耦合贴片的形状可以为正方形、长方形、圆形或者多边形等。
[0018]进一步地，介质基板与金属反射板的距离可以为0.01λ?0.25λ之间。通过调节此距离，可以调整天线工作频段的相对带宽。
[0019]进一步地，所述的短路销钉的材质为金属，两端分别连接金属反射板和短路贴片。多个短路销钉可以沿着短路贴片的一边均匀或非均匀的分布。
[0020]本发明的短路贴片可以产生平行电场，等效于磁对称振子。两个辐射缝隙可以谐振在低频段，而短路贴片和耦合贴片之间的缝隙可以在高频段产生谐振。微带馈电线与耦合贴片之间的容性耦合可以引入电容来抵消短路探针的感性，提高了高频段的阻抗匹配。
[0021]本发明的有益效果是，天线在保持非常低的剖面情况下，可以工作在两个频段。天线在较高频段具有超过60%的相对带宽，而天线的整体剖面高度仅为小于0.01倍的谐振波长，远低于常规的四分之一谐振波长。天线在两个工作频段单轴辐射，金属反射板可以调节天线的水平面半功率波瓣宽度，提高天线的前向辐射增益。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的双频带低剖面定向天线总体结构示意图。
[0023]图2是定向辐射的对称振子结构示意图。
[0024]图3是本发明的双频带低剖面定向天线侧视图。
[0025]图4是本发明的双频带低剖面定向天线金属贴片层结构示意图。
[0026]图5是本发明的双频带低剖面定向天线散射参数图。
[0027]图6是本发明的双频带低剖面定向天线低频段辐射方向图。
[0028]图7是本发明的双频带低剖面定向天线高频段辐射方向图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]如图1所示，本发明所述的双频带低剖面定向天线，由金属反射板(I)、介质基板
(2)、金属贴片(4)、微带馈电线(5)和多个金属销钉(3)构成。
[0031]所述的金属贴片(4)和微带馈电线(5)分别印制在介质基板(2)的两侧。
[0032]进一步，所述的介质基板(2)与金属反射板(I)的距离小于四分之一个波长。
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