[发明专利]贴片天线

说明书

技术领域

本发明涉及贴片天线，尤其涉及适于（但并不唯一地）在电信中使用的贴片天线。

背景技术

单极天线被广泛地用于电信中。然而，传统的单极天线通常具有四分之一波长的高轮廓，这对于一些只有有限空间来覆盖天线的设备和应用来说太高。

因此本发明的目的是提供一种贴片天线，可以减缓上述缺点，或者至少为商业和公众提供有用的替代物。

发明内容

根据本发明，提供了贴片天线，包括：贴片，以及接地面（ground plane），其中所述贴片和所述接地面通过由介电材料制成的衬底彼此隔离，并且其中所述天线通过多个导通过孔被基本上同中心地短路。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述根据本发明优选实施方式的贴片天线，其中：

图1A示出了根据本发明优选实施方式的微带单极贴片天线的主视图；

图1B示出了图1A中的贴片天线的横截面侧视图；

图2示出了图1A和1B中所示的天线的反射系数（S₁₁）的测量结果；

图3示出了图1A和1B中所示的天线的最大增益的仿真和测量结果；

图4示出了图1A和1B中所示的天线的仰角模式在2.15GHz的仿真和测量结果；以及

图5示出了图1A和1B中所示的天线的方位角模式在2.15GHz的仿真和测量结果。

具体实施方式

根据本发明的优选实施方式的低轮廓并且宽频微带单极贴片天线在图1A和1B中被示出，并且通常被标记为10。简单地说，天线10被构建在具有短路过孔的微带圆形贴片天线上。

如图1A和1B所示，天线10包括圆形接地面12和圆形贴片14，该圆形接地面12和圆形贴片14彼此平行并且通过用由介电材料制成的平面衬底16彼此隔离并与该平面衬底16接合。例如，衬底16可以是印刷电路板（PCB）。多个导电过孔18被形成为延伸通过接地面12、圆形贴片14和衬底16，并且将接地面12和圆形贴片14电连接，因而将天线10短路。例如，过孔18可以由铜线制成。天线10在其中心被供应有50Ω的同轴传输线。

作为一个优选实施方式，圆形贴片14的半径R为48mm，并且接地面12的半径R_g是90mm。衬底16具有3.17mm的厚度h和2.33的介电常数（ε_r）。19个过孔18(图1A只示出其中12个)被相对于天线10的中心22同中心并且等角度地布置。每个过孔18具有1mm的直径，并且在天线10的中心22与过孔的各自的中心之间的距离a是33.25mm。

天线10可以提供18％的部分带宽。天线10的反射系数（S₁₁）的测量结果在图2中被示出。可以看出，天线10在从2.06GHz至2.46GHz的频率带宽内工作，其中平均（中心）工作频率为2.26GHz。因而衬底10的厚度h仅大约为2.26GHz的平均频率的波长的0.024倍。

根据本发明的类型的天线10的最大增益大约是6dBi。最大增益的仿真和测量结果在图3中被示出，其中“HFSS”指的是“高频结构仿真器”，并且是可以用于天线设计的用于电磁结构的商业有限元方法解算机。

根据本发明的天线10如同传统单极天线一样在水平平面产生垂直极化。天线10产生类似于单极的辐射模式。尤其是，在主仰角平面中的辐射模式具有类似于由单极天线产生的锥形形状。天线10的仰角模式的仿真（HFSS）和测量结果在图4中被示出。在天线10的水平平面中的方位角模式是全方向的。天线10的方位角模式的仿真（HFSS）和测量结果在图5中被示出。辐射模式在有兴趣的频带中是稳定的。

虽然天线10如同传统单极天线一样在水平平面中提供了全方向模式和垂直极化，相比较于传统单极天线，根据本发明的天线10具有更低的轮廓并且同样提供宽的带宽。天线10具有低成本和低重量，以及可以容易地安装在印刷电路板（PCB）上的简单结构。该天线10可以被用于室内基站、车辆、飞机、直升机，等等。

应当理解的是，以上仅是本发明可以执行的示例，并且在不背离本发明的思想的情况下，可进行各种修改和/或替换。还应当理解的是，为了简洁，在单个实施方式的内容中描述的本发明的各种特征还可以单独地或以任意合适的子组合提供。