[发明专利]移动应用中工作于高次模的矩形微带天线

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种工作于TM₀₂和TM₂₀模式的全向辐射矩形微带天线。

背景技术

随着现代信息技术的迅速发展，移动通信技术越来越多的深入到人们的日常生活中。作为移动通信系统中一个关键的部件，天线(发射/接收)的优劣直接影响着通信质量。所以，一款性能优异的天线对移动通信质量的提高和技术的进步显的尤为重要。自从上世纪七十年代，微带天线被研究者们初次研制，就以其重量轻、体积小、成本低、平面结构、可以和集成电路兼容等诸多优点而被各方人士关注和青睐。然而，一款具有低剖面小型化高增益特性的全向辐射微带天线的设计依然具有非常大的挑战性和研究价值。

经过对现有技术文献的检索发现，具有全向性锥形波瓣图(Omnidirectional Conical Beam Pattern,OCBP)的微带天线因其相对于传统天线更高的增益和辐射方位上360度全向覆盖等优点，一直在移动通信系统设计中备受推崇。Son,S.-H.,Jeon,S.-I.等人2010年发表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation的文章“GA-based design of multi-ring arrays with omnidirectional conical beam pattern”以及Zuo,S.L.等人于2010年发表在Electron.Letter的文章“Enhanced bandwidth of low-profile sleeve monopole antenna for indoor base station application”分别从不同的侧面阐述了这个问题。Juhua Liu,Quan Xue等人发表在2013IEEE Transactions on Antennas and Propagation上的文章“Design and analysis of a low-profile and broadband microstrip monopolar patch antenna”阐述了圆形微带天线的TM₀₁，TM₀₂，TM₂₁及其他高次模可以产生全向性锥形波瓣图(OCBP)的机理。1995年，Batchelor,J.C.等人发表在IEE Proc.Microwave Antennas Propagation上的文章“Microstrip ring antennas operating at higher order modes for mobile communications”提出了利用圆环结构天线的TM₂₁模式产生全向性锥形波瓣图(OCBP)。

然而，利用矩形微带天线的TM₀₂和TM₂₀模式产生全向性锥形波瓣图(OCBP)的设计还鲜有报道。因此，着眼于矩形微带天线的TM₀₂和TM₂₀模式产生全向锥形波瓣图(OCBP)的天线设计还是非常值得研究的一项工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用矩形微带天线TM₀₂和TM₂₀模式产生全向性锥形波瓣图(OCBP)的方法。该天线利用两个同轴探针等幅同相电流激励TM₀₂和TM₂₀模式以产生全向性锥形波瓣图。这种方法的好处在于可以实现两个端口较高的隔离度和良好的阻抗匹配。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种移动应用中工作于高次模的矩形微带天线，包括圆柱形介质基片、设于介质基片正面的辐射体、设于介质基片背面的接地板及对天线进行馈电的两个同轴探针，其特征在于，所述接地板为覆盖介质基板下表面的圆形金属接地板。

所述同轴探针的外导体连接接地板，内导体穿过介质基板与辐射体上的馈电点相连接。

所述辐射体为正方形金属贴片，辐射体上设置有两个馈电点，馈电点关于辐射体对角线对称，以两个馈电点为中心分别刻蚀有一尺寸相同的圆环缝隙，缝隙内没有金属物质。

本发明利用两个同轴探针等幅同相电流对天线进行激励。通过调整两个馈电端口的位置和辐射贴片上圆环缝隙宽度的大小来达到两个端口较高的隔离度和良好的阻抗匹配。