功分器饋電的雙圓極化貼片天線的制作方法
【專利摘要】功分器饋電的雙圓極化貼片天線，它涉及一種雙圓極化貼片天線，具體涉及一種功分器饋電的雙圓極化貼片天線。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)貼片天線不能輻射圓極化波，且不能實現(xiàn)雙向圓極化的問題。本發(fā)明的金屬貼片印刷在天線地板組件正面的中部，第一長微帶線、第一長方形框體微帶線、第一連接微帶線、第一短微帶線、第一U形微帶線組成第一功分器，第二長微帶線、第二長方形框體微帶線、第二連接微帶線、第二短微帶線和第二U形微帶線組成第二功分器。本發(fā)明用于無線電通信領(lǐng)域。
【專利說明】功分器饋電的雙圓極化貼片天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙圓極化貼片天線，具體涉及一種功分器饋電的雙圓極化貼片天線，屬于無線電通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微帶天線雖然具有諸多優(yōu)點，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，其單一極化的特性已無法滿足許多場合的要求，因而微帶天線圓極化已逐步成為一種研究趨勢。微帶天線圓極化的基本原理就是通過調(diào)整天線尺寸以及采用特殊的天線饋電方式，激勵出兩個幅度相等、相位差為九十度的線極化波，但傳統(tǒng)貼片天線不能輻射圓極化波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決傳統(tǒng)貼片天線不能輻射圓極化波，且不能實現(xiàn)雙向圓極化的問題，進而提出功分器饋電的雙圓極化貼片天線。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括金屬貼片和天線地板組件，本發(fā)明還包括第一長微帶線、第一長方形框體微帶線、第一連接微帶線、第一短微帶線、第一 U形微帶線、第二長微帶線、第二長方形框體微帶線、第二連接微帶線、第二短微帶線和第二 U形微帶線，金屬貼片為矩形，金屬貼片印刷在天線地板組件正面的中部，第一長微帶線水平設(shè)置在天線地板組件背面的中部，第一長微帶線的一端與天線地板組件背面的左側(cè)邊緣連接，第一長微帶線的另一端與第一長方形框體微帶線的一條長邊連接，第一長方形框體微帶線另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的上端通過第一連接微帶線與第一 U形微帶線開口端連接，所述缺口的下端與第一短微帶線的一端連接，第一 U形微帶線的開口朝下，第二長微帶線豎直設(shè)置在天線地板組件背面的下部，第二長微帶線的下端與天線地板組件背面的底邊連接，第二長微帶線的上端與第二長方形框體微帶線的一條長邊連接，第二長方形框體微帶線另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的一端通過第二連接微帶線與第二 U形微帶線的開口端連接，所述缺口的另一端與第二短微帶線的下端連接，第二 U形微帶線的開口朝左，第一長微帶線、第一長方形框體微帶線、第一連接微帶線、第一短微帶線、第一 U形微帶線組成第一功分器，第二長微帶線、第二長方形框體微帶線、第二連接微帶線、第二短微帶線和第二 U形微帶線組成第二功分器。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在不改變天線的整體尺寸的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了雙圓極化，拓寬了天線的實際應(yīng)用場合，本發(fā)明背饋時引入功分器達到等輻同相，通過移相器的引入使饋電實現(xiàn)正交相位差為90°，實現(xiàn)圓極化輻射。此種天線的優(yōu)點是通過對饋電網(wǎng)絡(luò)的精心設(shè)計，是天線的軸比能夠達到盡量低的效果，達到很好的實現(xiàn)圓極化的目的。同時通過對兩個鏡像的饋電網(wǎng)絡(luò)的引入，達到實現(xiàn)雙圓極化的目的，使天線的適用范圍大大增強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的背面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是單個功分器的S參數(shù)示意圖，是4是單個功分器的史密斯圖，圖5是兩個功分器的S參數(shù)示意圖，圖6是兩個功分器的史密斯圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線包括金屬貼片I和天線地板組件2，本實施方式還包括第一長微帶線3、第一長方形框體微帶線4、第一連接微帶線5、第一短微帶線6、第一 U形微帶線7、第二長微帶線8、第二長方形框體微帶線9、第二連接微帶線10、第二短微帶線11和第二 U形微帶線12，金屬貼片I為矩形，金屬貼片I印刷在天線地板組件2正面的中部，第一長微帶線3水平設(shè)置在天線地板組件2背面的中部，第一長微帶線3的一端與天線地板組件2背面的左側(cè)邊緣連接，第一長微帶線3的另一端與第一長方形框體微帶線4的一條長邊連接，第一長方形框體微帶線4另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的上端通過第一連接微帶線5與第一 U形微帶線7開口端連接,所述缺口的下端與第一短微帶線6的一端連接,第一 U形微帶線7的開口朝下，第二長微帶線8豎直設(shè)置在天線地板組件2背面的下部，第二長微帶線8的下端與天線地板組件2背面的底邊連接，第二長微帶線8的上端與第二長方形框體微帶線9的一條長邊連接，第二長方形框體微帶線9另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的一端通過第二連接微帶線10與第二 U形微帶線12的開口端連接，所述缺口的另一端與第二短微帶線11的下端連接，第二 U形微帶線12的開口朝左，第一長微帶線3、第一長方形框體微帶線4、第一連接微帶線5、第一短微帶線6、第一 U形微帶線7組成第一功分器，第二長微帶線8、第二長方形框體微帶線9、第二連接微帶線10、第二短微帶線11和第二 U形微帶線12組成第二功分器。
[0008]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線的金屬貼片I為正方形薄片，所述正方形薄片的邊長為31.1mm，所述正方形薄片的厚度為0.1mm，天線地板組件2由正方形貼片介質(zhì)板、正方形地板和正方形功分器介質(zhì)板依次疊加組成，所述正方形地板的邊長為65mm,所述正方形地板的厚度為0.1mm,所述正方形貼片介質(zhì)板的厚度為2mm,所述正方形功分器介質(zhì)板的厚度為1mm。
[0009]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使天線呈現(xiàn)出一種層疊結(jié)構(gòu)，達到使天線剖面降低的目的。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0010]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線的第一長微帶線3的長度為16.5mm，第一長方形框體微帶線4的寬度為7mm,第一長方形框體微帶線4的長度為13.3mm,第一連接微帶線5的長度為4.55mm,第一短微帶線6的長度為5.9mm,第一 U形微帶線7開口處的寬度為3.9_。
[0011]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，通過對饋電網(wǎng)絡(luò)的精心設(shè)計，能夠使天線很好的實現(xiàn)圓極化性能，降低天線的軸比。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線的第二長微帶線8的長度為16.5mm，第二長方形框體微帶線9的寬度為7mm,第二長方形框體微帶線9的長度為13.3mm,第二連接微帶線10的長度為4.55mm,第二短微帶線11的長度為5.9mm,第二 U形微帶線12開口處的寬度為3.9mm。
[0013]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，能夠在實現(xiàn)單一圓極化的基礎(chǔ)上，達到實現(xiàn)雙圓極化的目的，同時不增加天線的整體尺寸，豐富天線的功能，拓寬天線的使用場合。使天線有更好的應(yīng)用前景。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0014]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線的第一長微帶線3、第一連接微帶線5、第一短微帶線6、第二長微帶線8、第二連接微帶線10、第二短微帶線11均是寬度為1.9mm的50 Ω的微帶線，第一 U形微帶線7和第二 U形微帶線12均是由寬度為1.9_的500的微帶線條組成的，第一長方形框體微帶線4和第二長方形框體微帶線9均是由寬度為Imm的70 Ω的微帶線條組成的。
[0015]本實施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，功分器能夠精確實現(xiàn)天線的圓極化產(chǎn)生的條件。使天線能夠接收和輻射圓極化電磁波的基礎(chǔ)。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一、三或四相同。
[0016]工作原理
[0017]對第一功分器進行饋電時，天線可以實現(xiàn)左旋圓極化；對第二功分器進行饋電時，天線可以實現(xiàn)右旋圓極化；對第一功分器和第二功分器同時進行饋電時可實現(xiàn)雙向圓極化。
[0018]單個功分器仿真的S參數(shù)的示意圖如圖3所示，從圖3中可以看出，在2-2.3GHz頻帶內(nèi)，功分器的S21和S31約為_3dB，這樣再次說明頻段內(nèi)，功分器基本實現(xiàn)平分功率的作用，同時我們也注意到此時的ISllI參數(shù)也在-1OdB以下，同樣滿足對貼片天線的饋電要求。
[0019]從圖4中可以看出，功分器的輸入阻抗為49.75Ω，這樣可以很好的實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)和貼片天線的阻抗匹配，這樣無論從匹配還是S參數(shù)的角度，功分器都達到了相應(yīng)的電參數(shù)要求。至此單個功分器的仿真完成。也就完成了整個天線模型中最為重要和關(guān)鍵的饋電網(wǎng)絡(luò)的仿真。
[0020]從圖5中可以看出，在規(guī)定的頻帶內(nèi)(2-2.3GHz)，兩路分別饋電時，天線的反射系數(shù)都達到-1OdB以下。反射系數(shù)滿足帶寬要求。
[0021]從圖6中可以看出，兩路分別饋電時，輸入阻抗分別是49.86Ω和50.05Ω。很好的實現(xiàn)了匹配。
[0022]觀察兩種電參數(shù)的相關(guān)特性。在此以O(shè)dBi為增益的帶寬判別標準，以6dB為軸比帶寬的判別標準。對天線的仿真結(jié)果進行分析，然后整理仿真參數(shù)，表I為最終模型的圓極化特性性能。對整理的三線圖的結(jié)果進行說明，發(fā)現(xiàn)在2.03-2.27GHz范圍內(nèi)左右旋圓極化都滿足要求，并且軸比和反射系數(shù)的帶寬比較寬。
[0023]表I天線的電參數(shù)
[0024]
【權(quán)利要求】
1.功分器饋電的雙圓極化貼片天線，它包括金屬貼片(I)和天線地板組件(2)，其特征在于:所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線還包括第一長微帶線(3)、第一長方形框體微帶線(4)、第一連接微帶線(5)、第一短微帶線(6)、第一 U形微帶線(7)、第二長微帶線(8)、第二長方形框體微帶線(9)、第二連接微帶線(10)、第二短微帶線(11)和第二 U形微帶線(12)，金屬貼片(I)為矩形，金屬貼片(I)印刷在天線地板組件(2)正面的中部，第一長微帶線(3)水平設(shè)置在天線地板組件(2)背面的中部，第一長微帶線(3)的一端與天線地板組件(2)背面的左側(cè)邊緣連接，第一長微帶線(3)的另一端與第一長方形框體微帶線(4)的一條長邊連接，第一長方形框體微帶線(4)另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的上端通過第一連接微帶線(5)與第一 U形微帶線(7)開口端連接,所述缺口的下端與第一短微帶線(6)的一端連接，第一 U形微帶線(7)的開口朝下，第二長微帶線(8)豎直設(shè)置在天線地板組件 (2)背面的下部，第二長微帶線(8)的下端與天線地板組件(2)背面的底邊連接，第二長微帶線(8)的上端與第二長方形框體微帶線(9)的一條長邊連接，第二長方形框體微帶線(9)另一條長邊的中部設(shè)有缺口，所述缺口的一端通過第二連接微帶線(10)與第二 U形微帶線(12)的開口端連接，所述缺口的另一端與第二短微帶線(11)的下端連接，第二 U形微帶線(12)的開口朝左，第一長微帶線(3)、第一長方形框體微帶線(4)、第一連接微帶線(5)、第一短微帶線(6)、第一 U形微帶線(7)組成第一功分器，第二長微帶線(8)、第二長方形框體微帶線(9)、第二連接微帶線(10)、第二短微帶線(11)和第二 U形微帶線(12)組成第二功分器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線，其特征在于:金屬貼片(I)為正方形薄片，所述正方形薄片的邊長為31.1mm,所述正方形薄片的厚度為0.1mm,天線地板組件(2)由正方形貼片介質(zhì)板、正方形地板和正方形功分器介質(zhì)板依次疊加組成，所述正方形地板的邊長為65mm,所述正方形地板的厚度為0.1mm,所述正方形貼片介質(zhì)板的厚度為2mm,所述正方形功分器介質(zhì)板的厚度為1_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線，其特征在于:第一長微帶線(3)的長度為16.5mm,第一長方形框體微帶線(4)的寬度為7mm,第一長方形框體微帶線(4)的長度為13.3mm,第一連接微帶線(5)的長度為4.55mm,第一短微帶線(6)的長度為5.9mm,第一 U形微帶線(7)開口處的寬度為3.9mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線，其特征在于:第二長微帶線(8)的長度為16.5mm,第二長方形框體微帶線(9)的寬度為7mm,第二長方形框體微帶線(9)的長度為13.3mm,第二連接微帶線(10)的長度為4.55mm,第二短微帶線(11)的長度為5.9mm,第二 U形微帶線(12)開口處的寬度為3.9mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述功分器饋電的雙圓極化貼片天線，其特征在于:第一長微帶線(3)、第一連接微帶線(5)、第一短微帶線(6)、第二長微帶線(8)、第二連接微帶線(10)、第二短微帶線(11)均是寬度為1.9_的50Ω的微帶線，第一U形微帶線(7)和第二U形微帶線(12)均是由寬度為1.9!11111的500的微帶線條組成的，第一長方形框體微帶線(4)和第二長方形框體微帶線(9)均是由寬度為1mm的70Ω的微帶線條組成的。
【文檔編號】H01Q13/08GK103730734SQ201410018496
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】祁嘉然, 韓崇志, 林澍, 羅曉, 邱景輝, 特尼格爾 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)