專利名稱：一種縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種微帶天線，具體涉及的是一種縫隙饋電的高隔離雙極化 微帶天線。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)得到了快速發(fā)展，各種無(wú)線通信體制不斷涌現(xiàn)，無(wú)線電頻譜 越來(lái)越擁擠，為充分利用頻譜資源，雙極化天線受到了廣泛的重視。同時(shí)，在MIMO通信系統(tǒng) 中，使用雙極化天線具有在小尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)2 X 2的MIMO信道、增加MIMO信道間的獨(dú)立性、獲 得最高的極化分集增益、提高數(shù)據(jù)率和減低誤碼率的優(yōu)點(diǎn)，因此雙極化天線成為高速數(shù)據(jù) 通信系統(tǒng)中一種重要的天線技術(shù)。不論是用雙極化天線提高頻譜利用率還是改善MIMO信 道質(zhì)量，都需要有高的極化隔離度，因此如何提高極化隔離度成為雙極化天線的重要研究 內(nèi)容之一。目前已有的提高雙極化微帶天線隔離度的技術(shù)主要有對(duì)稱十字縫饋電、T形縫饋 電、探針/邊緣混合饋電等，但這些技術(shù)通常只能獲得大約-35 -40dB的隔離，很難獲得 更高的隔離。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本實(shí)用新型目的是在于提供一種能提高兩正交極化 場(chǎng)之間隔離度的縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，既可單獨(dú)作為雙極化天線使用，也可 用于構(gòu)成圓極化天線，或作為基本輻射單元構(gòu)成雙極化天線系統(tǒng)，具有廣泛的適用性和靈 活性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型包括第一層介質(zhì)板和設(shè)置在第一層介質(zhì)板下方的第二層介質(zhì)板及第 三層介質(zhì)板，第一層介質(zhì)板的下表面設(shè)有輻射貼片，第二層介質(zhì)板和第三層介質(zhì)板通過(guò)公 共金屬層固聯(lián)為一體，公共金屬層作為第一饋電結(jié)構(gòu)和第二饋電結(jié)構(gòu)的公共地面，公共金 屬層上設(shè)有十字縫，十字縫包括水平縫隙及垂直縫隙，十字縫的中心斷開(kāi)，形成準(zhǔn)十字形 縫，第二層介質(zhì)板的上表面及第三層介質(zhì)板的下表面設(shè)有第一饋電結(jié)構(gòu)及第二饋電結(jié)構(gòu)， 第一饋電結(jié)構(gòu)及第二饋電結(jié)構(gòu)在公共金屬層上投影的對(duì)稱軸分別與水平縫隙長(zhǎng)度方向的 對(duì)稱軸及垂直縫隙長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸相重合。從而提高了天線輻射場(chǎng)的極化純度以及能夠 極大地提高兩個(gè)正交極化場(chǎng)之間的隔離度。上述第一饋電結(jié)構(gòu)包括第一饋電端口和通過(guò)第一分支分出的兩條對(duì)稱的第一微 帶線及第二微帶線；第二饋電結(jié)構(gòu)包括第二饋電端口和通過(guò)第二分支分出的兩條對(duì)稱的第 三微帶線及第四微帶線；第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線及第四微帶線的末端分別呈 凹字形，且在公共金屬層上投影的開(kāi)口方向朝向準(zhǔn)十字形縫的中心，使饋電結(jié)構(gòu)的其它部 分盡量遠(yuǎn)離輻射貼片的輻射邊，減小了輻射貼片上一個(gè)極化場(chǎng)分量與激勵(lì)另一個(gè)極化場(chǎng)的 饋電結(jié)構(gòu)之間的耦合，進(jìn)一步提高了兩正交極化場(chǎng)之間的隔離度。[0008]上述輻射貼片位于準(zhǔn)十字縫的正上方。上述的輻射貼片為方形。上述輻射貼片、第一饋電結(jié)構(gòu)、第二饋電結(jié)構(gòu)和公共金屬層上的準(zhǔn)十字縫分別通 過(guò)敷銅印刷工藝(PCB工藝)制成。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的中心相連的十字縫相比，激勵(lì)一個(gè)極化場(chǎng)的縫隙被分成兩個(gè) 不相連的縫隙，提高了由縫隙激勵(lì)起的輻射貼片上的極化電流線性度，從而提高了天線輻 射場(chǎng)的極化純度，同時(shí)，斷開(kāi)的十字縫降低了兩個(gè)正交極化場(chǎng)在十字中心相連處的耦合，因 此，以本實(shí)用新型的方法激勵(lì)起兩正交極化輻射電場(chǎng)時(shí)，能極大地提高兩個(gè)正交極化電場(chǎng) 之間隔離度，在工作頻帶頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大于50dB的隔離度；與現(xiàn)有的T形縫激勵(lì)起的 雙極化天線相比，由于本實(shí)用新型具有對(duì)稱的饋電結(jié)構(gòu)，因此可以獲得很高的極化隔離度， 與兩種不同饋電方式實(shí)現(xiàn)的組合饋電方法相比，如邊饋加探針饋的方法，本實(shí)用新型具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，且組合饋電的方法雖能通過(guò)減小饋電結(jié)構(gòu)之間的耦合改善隔 離度，但這些方法激勵(lì)起的輻射貼片上的電流線性度達(dá)不到本實(shí)用新型方案所能達(dá)到的電 流線性度水平，故仍不能達(dá)到本實(shí)用新型所達(dá)到的隔離度；本實(shí)用新型饋電結(jié)構(gòu)與縫隙交 疊處附近，也就是在饋電結(jié)構(gòu)激勵(lì)縫隙處的附近，本實(shí)用新型的饋電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成凹字形，使 位于輻射貼片下方的饋電結(jié)構(gòu)的其它部分盡量遠(yuǎn)離輻射貼片的輻射邊，減小了輻射貼片上 一個(gè)極化場(chǎng)分量與激勵(lì)另一個(gè)極化場(chǎng)的饋電結(jié)構(gòu)之間的耦合，進(jìn)一步提高了兩正交極化場(chǎng) 之間的隔離度；且本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，由于極化純度高，使得輻射效率較一般 天線的高，因而有較高的單元增益，實(shí)測(cè)天線單元增益的典型值大于9dBi，特別適合在無(wú)線 通信系統(tǒng)中使用，既可單獨(dú)作為雙極化天線使用，也可用于構(gòu)成圓極化天線，或作為基本 輻射單元構(gòu)成雙極化天線系統(tǒng)，具有廣泛的適用性和靈活性。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型；

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型的展開(kāi)圖；圖4是本實(shí)用新型饋電端口反射損耗測(cè)試結(jié)果；圖5是本實(shí)用新型饋電端口隔離的仿真與測(cè)試結(jié)果；圖6是本實(shí)用新型的輻射方向圖的測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面 結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型包括第一層介質(zhì)板1、第二層介質(zhì)板2和第三層 介質(zhì)板3，且第一層介質(zhì)板1的介電常數(shù)為2. 65，厚度為1毫米，第二層介質(zhì)板2和第三層 介質(zhì)板3的介電常數(shù)均為2. 2，厚度均為0. 508毫米。第二層介質(zhì)板2通過(guò)公共金屬層7將 第三層介質(zhì)板3與第二層介質(zhì)板2緊密地貼合在一起，第一層介質(zhì)板1在第二層介質(zhì)板2 上方高度為H處，在第一層介質(zhì)板1上用單層敷銅印刷形成方形的輻射貼片4，在公共金屬層7上開(kāi)有十字縫，包括水平縫隙和垂直縫隙，其中水平縫隙包括第三縫隙73和第四縫隙 74，垂直縫隙包括第一縫隙71和第二縫隙72，四條縫隙在中心處不相交，即形成準(zhǔn)十字形 縫，準(zhǔn)十字形縫也用單層敷銅印刷形成，輻射貼片4位于準(zhǔn)十字形縫的正上方。本實(shí)用新型將激勵(lì)一個(gè)極化場(chǎng)的縫隙分成兩個(gè)不相連的縫隙，兩個(gè)縫隙的激勵(lì)提 高了由一個(gè)縫隙激勵(lì)起的輻射貼片4上的極化電流線性度，從而提高了天線輻射場(chǎng)的極化 純度，同時(shí)，斷開(kāi)的十字縫降低了十字中心相連處兩正交極化電場(chǎng)之間的耦合，因此，以本 實(shí)用新型的方法激勵(lì)起的兩正交極化電場(chǎng)之間的隔離度可以大大地提高，在工作頻率范圍 內(nèi)實(shí)現(xiàn)了隔離大于50dB的隔離度。在第二層介質(zhì)板2的上表面用敷銅印刷的方法形成第一饋電結(jié)構(gòu)5，第一饋電結(jié) 構(gòu)5包括第一饋電端口 51和通過(guò)T形第一分支5t分出的兩條對(duì)稱的第一微帶線fe和第 二微帶線恥；在第三層介質(zhì)板3的下表面用敷銅印刷的方法形成第二饋電結(jié)構(gòu)6，第二饋電 結(jié)構(gòu)6包括第二饋電端口 61和通過(guò)T形第二分支6t分出的兩條對(duì)稱的第三微帶線6a和 第四微帶線6b，公共金屬層7作為第一饋電結(jié)構(gòu)5和第二饋電結(jié)構(gòu)6的公共地面。并且第 一饋電結(jié)構(gòu)5在公共金屬層7上投影的對(duì)稱軸與第三縫隙73及第四縫隙74的長(zhǎng)度方向的 對(duì)稱軸相重合，第二饋電結(jié)構(gòu)6在公共金屬層7上投影的對(duì)稱軸與第一縫隙71及第二縫隙 72的長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸相重合。本實(shí)用新型具有對(duì)稱的饋電結(jié)構(gòu)，因此可以獲得很高的極化隔離度。與兩種不同 饋電方式實(shí)現(xiàn)的組合饋電方法相比，如邊饋加探針饋的方法相比，本實(shí)用新型的方法具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，且組合饋電的方法雖能通過(guò)減小饋電結(jié)構(gòu)之間的耦合改善隔 離度，但激勵(lì)起的輻射貼片4上的電流線性度達(dá)不到本實(shí)用新型方案所能達(dá)到的極化電 流線性度水平，故仍不能達(dá)到本實(shí)用新型所達(dá)到的隔離度。第一微帶線5a、第二微帶線恥、第三微帶線6a及第四微帶線6b的末端即在饋電 結(jié)構(gòu)激勵(lì)縫隙處的附近分別呈凹字形，且在公共金屬層7上投影的開(kāi)口方向朝向準(zhǔn)十字形 縫的中心。末端做成凹字形，使得不在縫隙附近的饋電結(jié)構(gòu)的其它部分遠(yuǎn)離輻射貼片4的 輻射邊緣，減小了輻射貼片4上一個(gè)極化場(chǎng)分量與激勵(lì)另一個(gè)極化場(chǎng)的饋電結(jié)構(gòu)之間的耦 合，進(jìn)一步提高了兩極化之間的隔離度。由第一饋電端口 51激勵(lì)，經(jīng)T形第一分支5t分成兩路后分別激勵(lì)開(kāi)于公共金屬 層7上的第一縫隙71和第二縫隙72，激勵(lì)起天線的一個(gè)工作極化場(chǎng)，使得第一微帶線如和 第二微帶線恥的饋電能量通過(guò)公共金屬層7上的第一縫隙71和第二縫隙72以電磁波形 式傳遞到第一層介質(zhì)板1上的輻射貼片4上；由第二饋電端口 61激勵(lì)，經(jīng)T形第二分支6t 分成兩路后分別激勵(lì)開(kāi)于公共金屬層7上的第三縫隙73和第四縫隙74，激勵(lì)起與前一個(gè)工 作極化場(chǎng)正交的另一個(gè)工作極化場(chǎng)，使得第三微帶線6a和第四微帶線6b的饋電能量通過(guò) 公共金屬層7上的第三縫隙73和第四縫隙74以電磁波形式傳遞到第一層介質(zhì)板1上的輻 射貼片4上。本實(shí)施例中，用本實(shí)用新型的方法設(shè)計(jì)了雙極化天線，所設(shè)計(jì)的天線工作于 3. 4 3. 6GHz，并按設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)際制作了一個(gè)天線。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，得出天線的兩個(gè)饋電端口 的輸入端反射損耗Sll、S22在3. 3 3. 8GHz頻率范圍內(nèi)小于_10dB，如圖4所示，對(duì)應(yīng)的 輸入電壓駐波比VSWR < 2的相對(duì)工作帶寬> 14%。在3 4GHz頻率范圍內(nèi)，天線的兩個(gè) 正交極化的饋電端口處測(cè)得的隔離(S21)達(dá)到了 -50dB以下(隔離度> 50dB)，如圖5所示。在所需要的工作頻率3. 4 3. 6GHz頻帶范圍內(nèi)，實(shí)測(cè)的天線增益為8. 98 9. 32dB,圖 6為實(shí)測(cè)的實(shí)施例天線兩個(gè)極化的E面、H面輻射方向圖。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，包括第一層介質(zhì)板(1)和設(shè)置在第一層介 質(zhì)板(1)下方的第二層介質(zhì)板( 及第三層介質(zhì)板(3)，所述第一層介質(zhì)板(1)的下表面設(shè) 有輻射貼片G)，所述第二層介質(zhì)板( 和第三層介質(zhì)板C3)通過(guò)公共金屬層(7)固聯(lián)為 一體，所述公共金屬層(7)上設(shè)有十字縫，所述十字縫包括水平縫隙及垂直縫隙，其特征在 于，所述十字縫的中心斷開(kāi)，形成準(zhǔn)十字形縫，所述第二層介質(zhì)板O)的上表面及第三層介 質(zhì)板(3)的下表面設(shè)有第一饋電結(jié)構(gòu)(5)及第二饋電結(jié)構(gòu)(6)，所述第一饋電結(jié)構(gòu)(5)及第 二饋電結(jié)構(gòu)(6)在公共金屬層(7)上投影的對(duì)稱軸分別與水平縫隙長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸及垂 直縫隙長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，其特征在于，所述第一 饋電結(jié)構(gòu)(5)包括第一饋電端口(51)和通過(guò)第一分支(5t)分出的兩條對(duì)稱的第一微帶線 (5a)及第二微帶線(5b)；所述第二饋電結(jié)構(gòu)(6)包括第二饋電端口(61)和通過(guò)第二分支 (6t)分出的兩條對(duì)稱的第三微帶線(6a)及第四微帶線(6b)；所述第一微帶線( )、第二 微帶線( )、第三微帶線(6a)及第四微帶線(6b)的末端分別呈凹字形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，其特征在于，所述輻射 貼片(4)位于準(zhǔn)十字形縫的正上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，其特征在 于，所述的輻射貼片(4)為方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，其特征在于，所述輻射 貼片G)、第一饋電結(jié)構(gòu)(5)、第二饋電結(jié)構(gòu)(6)和準(zhǔn)十字形縫均通過(guò)敷銅印刷工藝制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種縫隙饋電的高隔離雙極化微帶天線，包括第一層介質(zhì)板和設(shè)置在第一層介質(zhì)板下方的第二層介質(zhì)板及第三層介質(zhì)板，所述第一層介質(zhì)板的下表面設(shè)有輻射貼片，所述第二層介質(zhì)板和第三層介質(zhì)板通過(guò)公共金屬層固聯(lián)為一體，所述公共金屬層上設(shè)有準(zhǔn)十字形縫，所述第二層介質(zhì)板的上表面及第三層介質(zhì)板的下表面設(shè)有第一饋電結(jié)構(gòu)及第二饋電結(jié)構(gòu)，所述第一饋電結(jié)構(gòu)及第二饋電結(jié)構(gòu)在公共金屬層上投影的對(duì)稱軸分別與水平縫隙長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸及垂直縫隙長(zhǎng)度方向的對(duì)稱軸相重合。本實(shí)用新型的雙極化天線能極大地提高雙極化天線兩正交極化場(chǎng)之間的隔離度，具有廣泛的適用性和靈活性。
文檔編號(hào)H01Q21/24GK201853810SQ201020565080
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者盧杰, 張念祖, 朱曉維, 洪偉, 蒯振起 申請(qǐng)人:東南大學(xué)