專利名稱：微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及微波通訊中使用的一種體積小、帶寬寬的微帶天線。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代移動(dòng)通訊終端設(shè)備不斷的向小巧、低耗以及多功能等方向發(fā)展，所以對(duì)天線的結(jié)構(gòu)和性能也提出了小型化、高增益、寬頻帶和多頻段等一些具體要求。天線家族中的微帶天線，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、重量較輕、以及易于實(shí)現(xiàn)多頻段工作等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。根據(jù)文獻(xiàn)《微帶天線理論與應(yīng)用》，實(shí)現(xiàn)天線小型化的要求，目前通常使用的有以下三種方法一、采用高介電常數(shù)或者高磁導(dǎo)率的介質(zhì)材料做基板，從而降低微帶天線的諧振頻率。也就是說，在諧振頻率固定的情況下，可以實(shí)現(xiàn)小型化目的；二、應(yīng)用曲流技術(shù)，在天線貼片開槽刻縫或在天線接地板上開槽刻縫，通過影響并改變天線表面的電流分布， 使貼片表面電流沿著開槽的邊沿曲折繞行，延長(zhǎng)電流的有效路徑，降低貼片諧振頻率，從而實(shí)現(xiàn)天線小型化的目的。該方法應(yīng)用廣泛，技術(shù)相對(duì)成熟。三、短路加載技術(shù)，在同軸線饋電點(diǎn)附近額外加載一個(gè)短路探針，或者在天線貼片上中心電壓為零處進(jìn)行短路設(shè)置，這樣可以使天線尺寸減小一半。微帶天線的主要缺點(diǎn)是帶寬較窄，一般只有百分之幾甚至是百分之零點(diǎn)幾。微帶天線的窄頻特性是由其高Q值的諧振本性決定的，展寬頻帶的方法可以由降低Q值的各個(gè)方面去探求，也可以考慮用附加的匹配措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的方法有采用厚基板，附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，采用非線性基板材料、非線性調(diào)整材料、采用多層結(jié)構(gòu)，采用在貼片或者接地板“開窗”等。在實(shí)際應(yīng)用中，一般是綜合應(yīng)用以上展頻方法。但是微帶天線頻帶的展寬，常常伴隨著天線尺寸的增大，限制了微帶天線的應(yīng)用范圍。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、帶寬寬的新型微帶天線。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案微帶天線，包括依次平行分離設(shè)置的第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層，其中，所述第二金屬圓片設(shè)置于所述第一金屬圓片和接地金屬層之間的中間層；所述接地金屬層的橫向橫截面大于所述第一金屬圓片的橫向橫截面面積；所述第一金屬圓片上設(shè)置弧形槽，所述弧形槽使所述第一金屬圓片上下兩面通透；所述微帶天線還包括將所述第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層連接的短路枝節(jié)，進(jìn)一步包括將所述第一金屬圓片和第二金屬圓片連接的饋電枝節(jié)。所述的微帶天線，其中，所述第二金屬圓片同所述第一金屬圓片的圓心具有相同軸線，所述第二金屬圓片的半徑小于第一金屬圓片的半徑。所述的微帶天線，其中，所述饋電枝節(jié)貫穿所述第一金屬圓片和第二金屬圓片的圓心。所述的微帶天線，其中，所述短路枝節(jié)為銅柱、鋁柱或銷釘。所述的微帶天線,其中,所述饋電枝節(jié)采用同軸饋電纜。所述的微帶天線，其中，所述第二金屬圓片上設(shè)置弧形槽。所述的微帶天線，其中，所述第一金屬圓片的直徑為10厘米；所述弧形槽的張角大小為270°，半徑大小為3. 5厘米。所述的微帶天線，其中，所述第二金屬圓片的直徑為8厘米；所述第二金屬圓片上弧形槽的張角大小為280°，半徑大小為2. 5厘米。所述的微帶天線，其中，所述接地金屬層是一個(gè)直徑大小為12厘米的金屬圓片。所述的微帶天線，其中，所述短路枝節(jié)縱向高度為5厘米。本實(shí)用新型提供的微帶天線，通過饋電枝節(jié)貫穿第一金屬圓片和第二金屬圓片，使所述第一金屬圓片和第二金屬圓片相互電磁耦合；利用短路枝節(jié)連接第一金屬圓片和第二金屬圓片的適當(dāng)?shù)奈恢檬怪搪方拥?，使得寬帶天線可以在小尺寸下的情況下，輸入阻抗是不含虛部的實(shí)數(shù)，以達(dá)到諧振狀態(tài)；本實(shí)用新型的微帶天線是一種易于加工、工作頻帶寬、體積小的雙層結(jié)構(gòu)短路 加載的微帶天線。

圖1為本實(shí)用新型的微帶天線的俯視圖；圖2為本實(shí)用新型的微帶天線的側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型的微帶天線的反射系數(shù)Sll特性的圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的微帶天線，如圖1所示，包括依次平行分離設(shè)置的第一金屬圓片110、第二金屬圓片120、接地金屬層150，所述第二金屬圓片120設(shè)置于所述第一金屬圓片110和接地金屬層150之間的中間層；所述第二金屬圓片120同所述第一金屬圓片110的圓心具有相同軸線，所述第二金屬圓片120的半徑小于第一金屬圓片110的半徑；所述接地金屬層150的橫向橫截面大于所述第一金屬圓片110的橫向橫截面面積；所述第一金屬圓片110上設(shè)置弧形槽111，所述弧形槽111使所述第一金屬圓片110上下兩面通透；所述微帶天線還包括將所述第一金屬圓片110、第二金屬圓片120和接地金屬層150連接的短路枝節(jié)130，進(jìn)一步包括將所述第一金屬圓片110和第二金屬圓片120連接的饋電枝節(jié)140，如圖2所示。所述短路枝節(jié)130為銅柱、鋁柱或銷釘；所述饋電枝節(jié)140采用同軸饋電纜，是同軸線的內(nèi)芯，一般用銅制作。所述饋電枝節(jié)140貫穿所述第一金屬圓片110和第二金屬圓片120的圓心,所述第一金屬圓片110和第二金屬圓片120相互電磁稱合,諧振頻率相近，從而實(shí)現(xiàn)寬頻帶的目的。所述第一金屬圓片110處于最頂層，所述第二金屬圓片120位于所述第一金屬圓片110和接地金屬層150之間的中間層，其可以設(shè)置為上下兩面通透的弧形槽，也可以是實(shí)體的金屬圓片。所述接地金屬層150是一個(gè)金屬地，此金屬地的形狀不限，可以是圓形、矩形等，其橫向的橫截面要比所述第一金屬圓片110橫向橫截面尺寸大,而且越大,此微帶天線的性能越好。本實(shí)用新型的微帶天線非常適合于應(yīng)用在金屬結(jié)構(gòu)上，如金屬柜中。所述的第一金屬圓片110的材料為銅、鋁、鐵合金等金屬材料。所述第二金屬圓片120的材料可以為銅、鋁、鐵合金等金屬材料，可以有弧形槽，也可以沒有弧形槽，弧形槽的存在與否，對(duì)天線的性能無(wú)影響?？紤]降低本實(shí)用新型微帶天線的重量、成本等因素，可以在所述第二金屬圓片120上加入弧形槽設(shè)計(jì)，使所述第二金屬圓片120具有上下通透弧形槽的設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型的微帶天線是一種易于加工、工作頻帶寬、體積小的雙層結(jié)構(gòu)短路加載的微帶天線。通過專用軟件(HFSS)模擬天線的反射系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的微帶天線工作帶寬為428MHz-437MHz。所述短路枝節(jié)130的作用在于實(shí)現(xiàn)此微帶天線結(jié)構(gòu)的小型化特點(diǎn)。對(duì)于普通微帶天線其長(zhǎng)度尺寸應(yīng)該為所工作頻段的半波長(zhǎng)，以433MHz為例，微帶天線尺寸應(yīng)為35厘米左右。而當(dāng)天線尺寸小于這個(gè)長(zhǎng)度的時(shí)候，·天線的輸入阻抗中的容抗特性將顯著增加，從而使得微帶天線無(wú)法在小尺寸下諧振和阻抗匹配。本實(shí)用新型利用短路枝節(jié)130連接第一金屬圓片110和第二金屬圓片120的適當(dāng)?shù)奈恢檬怪搪方拥兀@就相當(dāng)于增加了一個(gè)大的感抗來(lái)抵消容抗，使得寬帶天線可以在小尺寸下的情況下，輸入阻抗是不含虛部的實(shí)數(shù)，以達(dá)到諧振狀態(tài)。所述短路枝節(jié)130縱向高度為5厘米，使所述微帶天線的縱向高度為5厘米。優(yōu)選的所述第一金屬圓片110的直徑為10厘米，所述弧形槽111的張角大小為270°，半徑大小為3. 5厘米。所述第二金屬圓片120優(yōu)選的與所述第一金屬圓片110的圓心同軸，所述第二金屬圓片120的半徑小于所述第一金屬圓片110的半徑。優(yōu)選的，所述第二金屬圓片的直徑為8厘米，所述第二金屬圓片120上弧形槽的張角大小為280°，半徑大小為2. 5厘米。所述接地金屬層150，它是一個(gè)金屬地，優(yōu)選的是一個(gè)直徑為12厘米的金屬圓片。本實(shí)用新型的微帶天線的反射系數(shù)S11，如圖3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的微帶天線在實(shí)現(xiàn)小型化時(shí)，即第一金屬圓片110的直徑為10厘米，只有工作波長(zhǎng)的1/7時(shí)，工作頻帶覆蓋428MHz 437MHz。本實(shí)用新型綜合考慮傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)微帶天線小型化、寬頻帶的技術(shù)手段，提出了一種新型的雙層結(jié)構(gòu)短路加載的微帶天線，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的微帶天線工作帶寬為428MHz-437MHz ;天線的輻射貼片直徑為10厘米，只有工作波長(zhǎng)的1/7，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于而普通天線輻射貼片的大小(為工作波長(zhǎng)的1/2或1/4)。同時(shí)，雖然本實(shí)用新型的微帶天線采用了雙層貼片，即包括第一金屬圓片和第二金屬圓片的結(jié)構(gòu)，但是整個(gè)天線的縱向高度更小，不超過5厘米，能夠滿足小型化的應(yīng)用要求。本實(shí)用新型的微帶天線實(shí)現(xiàn)了小型化和較寬的帶寬。以上內(nèi)容是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施例的說明，可以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員更充分地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案。但是，這些實(shí)施例僅僅是舉例說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于這些實(shí)施例的說明。對(duì)本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演和變換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求1.微帶天線，包括依次平行分離設(shè)置的第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層，其特征在于， 所述第二金屬圓片設(shè)置于所述第一金屬圓片和接地金屬層之間的中間層；所述接地金屬層的橫向橫截面面積大于所述第一金屬圓片的橫向橫截面面積；所述第一金屬圓片上設(shè)置弧形槽； 所述微帶天線還包括將所述第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層連接的短路枝節(jié)，進(jìn)一步包括將所述第一金屬圓片和第二金屬圓片連接的饋電枝節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶天線，其特征在于，所述第二金屬圓片同所述第一金屬圓片的圓心同軸，所述第二金屬圓片的半徑小于第一金屬圓片的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微帶天線，其特征在于，所述饋電枝節(jié)貫穿所述第一金屬圓片和第二金屬圓片的圓心。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微帶天線,其特征在于,所述饋電枝節(jié)采用同軸饋電纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微帶天線，其特征在于，所述短路枝節(jié)為銅柱、鋁柱或銷釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶天線，其特征在于，所述第二金屬圓片上設(shè)置弧形槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微帶天線，其特征在于，所述第一金屬圓片的直徑為10厘米；所述弧形槽的張角大小為270°，半徑大小為3. 5厘米，所述弧形槽使所述第一金屬圓片上下兩面通透。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微帶天線，其特征在于，所述第二金屬圓片的直徑為8厘米；所述第二金屬圓片上弧形槽的張角大小為280°，半徑大小為2. 5厘米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微帶天線，其特征在于，所述接地金屬層是一個(gè)直徑為12厘米的金屬圓片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微帶天線，其特征在于，所述短路枝節(jié)縱向高度為5厘米。
專利摘要微帶天線，包括依次平行分離設(shè)置的第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層，第二金屬圓片設(shè)置于第一金屬圓片和接地金屬層之間的中間層；接地金屬層的橫向橫截面大于所述第一金屬圓片的橫向橫截面面積；第一金屬圓片上設(shè)置弧形槽，弧形槽使所述第一金屬圓片上下兩面通透；微帶天線還包括將第一金屬圓片、第二金屬圓片和接地金屬層連接的短路枝節(jié)，進(jìn)一步包括將第一金屬圓片和第二金屬圓片連接的饋電枝節(jié)。本實(shí)用新型的微帶天線是一種易于加工、工作頻帶寬、體積小的雙層結(jié)構(gòu)短路加載的微帶天線。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK202905947SQ20122060752
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月17日
發(fā)明者李強(qiáng), 黃鐵輝 申請(qǐng)人:中科微聲(天津)傳感技術(shù)有限公司