[发明专利]小型化宽带微带天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，更进一步涉及一种小型化宽带微带天线，可用于无线通信及雷达系统。

背景技术

随着无线通信系统的发展，人们对于天线功能的需求与日俱增。微带天线由于具有体积小、重量轻、低剖面、易集成和制造成本低等优点，被广泛应用于无线通信和雷达系统等领域。微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线，利用微带线或同轴线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。

传统微带天线接地板的尺寸与介质层尺寸相同，都比辐射贴片尺寸大许多，因此小型化微带天线成为了天线研究的一个重要方向，通常减小微带天线尺寸可以采用以下方法：加载短路针；采用高介电常数的介质层；采取加载集总元件；在辐射贴片和导体接地板上开槽。但是，这些技术在实现小型化的同时，也限制了天线的工作带宽等辐射性能。

同时，传统微带天线由于品质因数过高，限制了其频带的扩展，天线带宽只能达到1％-5％左右，阻抗带宽小，限制了微带天线的实际应用范围。现阶段无线通讯设备体积逐渐向小型化发展，要求微带天线尺寸也尽可能小的同时，频带也要宽。展宽天线频带主要有以下几种：增加介质的厚度；采用低介电常数的厚介质层；贴片表面开槽；附加阻抗匹配网络；附加寄生贴片等。这些方法虽然能够展宽天线带宽，但是可能会导致天线辐射方向图恶化，并对馈电带来一些问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种小型化宽带微带天线，以提高微带天线的工作带宽，减小微带天线的尺寸，实现微带天线小型化。

为实现上述目的，本发明从天线本身的结构设计着手，整个天线包括：

辐射阵列、上层介质基板、金属地板、下层介质基板、微带馈线和馈电点，辐射阵列位于上层介质基板的上表面，金属地板位于上层介质基板和下层介质基板之间，微带馈线位于下层介质基板的下表面，微带馈线和馈电点相连，其特征在于：

所述的上层介质板上设有左右对称的两排金属化过孔，辐射阵列通过金属化过孔与金属地板相连；

所述的金属地板上蚀刻有矩形缝隙，用于激励辐射阵列；

所述的微带馈线同时激励辐射阵列和金属地板。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明由于辐射阵列和金属地板同时被激励，该天线工作在多个谐振模式，展宽了天线带宽。

第二，本发明由于加载金属化过孔和矩形缝隙，该天线工作在低频谐振模式，减小了天线的尺寸，实现了小型化。

第三，本发明由于该天线的工作模式与偶极子天线相似，具有与其类似的方向图特性，H面方向图全向性好，且辐射最大方向为边射方向，方向图性能良好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明中上层介质基板的结构示意图；

图5为本发明中金属地板和微带馈线的结构示意图；

图6为本发明实施例1的回波损耗特性曲线；

图7为本发明实施例1的辐射方向图。

图8为本发明实施例2的回波损耗特性曲线；

图9为本发明实施例2的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述：

参照图1、图2、图3、图4和图5，本发明包括辐射阵列1、上层介质基板2、金属地板3、下层介质基板4、微带馈线5和馈电点6。上层介质基板2、金属地板3和下层介质基板4的尺寸相同，三者的长度均为L2，宽度均为W2。上层介质基板2和下层介质基板4的介电常数取值分别为：2≤ε₁≤4，2≤ε₂≤5，辐射阵列1通过光刻技术蚀刻在上层介质基板2的上表面，辐射阵列1由矩形贴片11、矩形贴片12和矩形贴片13等间距排列组成，相邻两个贴片的间距为S1，这些贴片的尺寸相同，长度均为L1，宽度均为W1。