[发明专利]宽带高增益探针与贴片相切层叠微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信用的层叠微带天线，具体地说是一种应用于毫米波段的宽频带高增益无线通信用的层叠微带天线。

背景技术

由于无线电通信设备和电子信息设备朝着多功能化，小型化，超宽带，频率上移以及与周围环境友好协调的方向发展，这使得宽频带，小型化，高增益，毫米波段天线成为国内外研究的热点课题之一。它涉及到天线的宽带阻抗匹配技术，天线的加载技术，天线的电抗补偿技术等先进技术和工艺。

近几年，随着无线通信事业的大力发展及通信容量的增加，使天线的频段逐渐由低频段发展到高频段。目前已使用的Ku,K也越来越显得拥挤。故毫米波段及亚毫米波段的天线设计是天线发展的必然趋势。

毫米波微带天线发展至今已经有近三十年时间，它和其他波段的微带天线，如微波微带天线，几乎是同时出现的。在十九世纪七十年代初期，人们对微带天线产生了浓厚的兴趣。这是因为微带天线具有体积小、重量轻、剖面薄、造价低、易共形、易集成等诸多优点。结合毫米波的许多固有特性，如波长短、频带宽、在雾、雪、尘埃等中有良好的传播特性，毫米波微带天线也在同一时期受到了世界各国天线研究者的关注。

对于微带天线的频带，可以有多种途径来展宽，比如选择低的介电常数和厚的介质基板，以及对贴片适当的开槽等等。之前，已经提到采用增加寄生贴片来展宽频带以及提高增益，以及提出用双L型探针馈电的形式来提高天线的频带和增益。但这些方法比较不理想，比如结构复杂，设计繁琐，通用性差，加工成本高，且性能存在一定的缺陷，不宜推广，因此设计新型的毫米波段宽带高增益天线成为一个趋势。

申请号为201210363618.5的专利文件中公开的低剖面宽频带天线阵子和天线，采用至少三个贴片单元来达到高增益的性能，一个为主振贴片，余下为耦合贴片。其结构比较复杂，且应用于L频段。申请号为201310122359.1的专利文件中公开的一种双频高增益同轴馈电贴片天线，采用EBG结构来增加天线增益，实施比较复杂。申请号为201210495421.7的专利文件中公开的多频圆极化层叠式微带天线，通过采用多层贴片的耦合来达到多频和宽频带技术。申请号为200510123192.6的专利文件中公开的宽带宽波束微带天线单元，特征是采用小孔耦合与多层微带技术相结合，由四层长宽互相平行的矩形金属贴片之间夹三层介质层构成，采用多层来达到宽频带。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于毫米波段，剖面较低、体积较小、结构简单、易加工、馈电结构简单的宽带高增益探针与贴片相切层叠微带天线。

本发明的目的是这样实现的：

包括地板、底层介质层、探针、主振贴片、中间介质层、寄生贴片和顶层介质覆盖层，底层介质层、中间介质层、顶层介质覆盖层依次叠加，地板位于底层介质层下，寄生贴片位于中间介质层的上表面，主振贴片位于底层介质层的上表面，探针与主振贴片相切构成馈电结构，探针顶端与主振贴片在同一平面，探针顶端圆面相切于主振贴片的长边，探针的中心轴与主振贴片的长边对称轴的距离等于馈电探针的中心轴与主振贴片的短边对称轴的距离，主振贴片与寄生贴片相互平行且二者的对称轴重合。

本发明还可以包括：

1、主振贴片和寄生贴片的长边与短边均成等比例，且比例为2:1，且主振贴片的长边与寄生贴片的长边比例的为2:1；主振贴片的短边与寄生贴片的短边的比例为2:1，主振贴片和寄生贴片上下成轴对称分布。

2、探针由良导体制成。

3、探针与主振贴片的相切点到主振贴片两短边的距离L和W以及主振贴片的边长P和2P与探针的半径r之间满足关系式：2P-L=2r;L-(P+W)=2r;L=3P/2+r;W=P/2-r;L+W=2P。

4、探针的中心到主振贴片长边与短边的对称轴的距离d满足关系式：d=P/2+r=L-P=P-W。

5、所述地板是良导体金属板。

6、地板、底层介质层、主振贴片、中间介质层、寄生贴片和顶层介质覆盖层的对称轴都重合。

本发明通过采用探针与贴片相切这种临近耦合馈电方式来达到宽频带，通过采用高介电常数的覆盖层和耦合贴片来达到高增益的性能。与现有技术相比，本发明具有如下优点和积极效果：