一種433MHz小型化全向微帶天線及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種用于便攜式移動通信系統(tǒng)的全向微帶天線。
【背景技術】
[0002]隨著無線電子產(chǎn)品變得越來越小、越來越薄，天線的小型化變得越來越重要。微帶天線的小型化方法主要有表面曲流技術、短路加載技術、采用高介電常數(shù)的基片、分形技術、采用特殊形狀、附加有源網(wǎng)絡等，但是微帶天線的小型化通常會降低天線的性能，如天線表面波的增加、增益的降低、帶寬的減少。曲流技術就是通過在微帶傳輸線上合理的開槽，從而增加了電流的有效長度，達到天線小型化的目的。短路加載技術就是在長度為二分之一工作波長的矩形微帶天線的中間零電位線上接地，從而將天線的長度縮減為四分之一工作波長，實現(xiàn)天線的小型化[1]。目前在433MHz頻段使用較多的是直線天線或螺旋天線，但是這種天線所占的空間較大不利于設備的小型化，而且需要單獨焊接到PCB板上增加了生產(chǎn)流程。微帶天線具有剖面低、重量輕、方便嵌入等優(yōu)點，然而433MHz頻段的微帶天線卻沒有得到廣泛使用，主要由于體積仍然較大不方便嵌入設備，回波損耗較高、天線輻射效率低、帶寬較窄等缺點。
[0003]對比文件
[0004][I]楊泓霖.433M小型微帶天線的研究[D].江蘇南京:南京郵電大學，2012.2

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種433MHz小型化全向微帶天線及其制作方法，以小型化天線體積，利于嵌入移動便攜式設備，且使帶寬變寬。
[0006]為了解決以上技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下:
[0007]步驟一，采用螺旋狀主輻射部分，結合短路加載技術和曲流技術，構造微帶天線。
[0008]步驟二，利用FSS仿真軟件進行天線結構優(yōu)化，得出最優(yōu)化天線結構。
[0009]本發(fā)明具體的天線結構如下:
[0010]一種433MHz小型化全向微帶天線，包括介質(zhì)基板(I)、接地面(2)、螺旋狀主輻射部分(3)、矩形饋線(4)、短路片(5)、阻抗變換器(6)、第一矩形開槽線(2a)和第二矩形開槽線(2b);其特征在于:所述螺旋狀主輻射部分(3)、矩形饋線(4)和阻抗變換器￠)印刷在介質(zhì)基板⑴的正面，接地面⑵印刷在介質(zhì)基板⑴的背面，短路片(5)用于連接阻抗變換器(6)和接地面(2)，螺旋狀主輻射部分(3)有效地減少了倒F型微帶天線所占據(jù)的介質(zhì)基板的空間，第一矩形開槽線(2a)和第二矩形開槽線(2b)增加了電流的有效長度降低了諧振頻率，短路片(5)將天線的長度從1/2波長降為1/4波長；介質(zhì)基板(I)的長度為
11、寬度為W1、高度為h1;接地面⑵的長度為1:、寬度為w2;第一矩形開槽線(2a)的長度為
12、寬度為％、與上邊緣的距離為w9;第二矩形開槽線(2b)的長度為I3、寬度為W3、與下邊緣的距離為ws;短路片(5)的長度為I4、高度為h1;阻抗變換器(6)由兩部分組成:一部分長度為I5、寬度為W5，另一部分長度為I4、寬度為W4;矩形饋線(4)的長度為I 6、寬度為W6;螺旋狀主福射部分(3)由六部分組成:按順時針第一部分至第五部分的長度分別為17、18、19、11D、In、寬度均為％，第六部分的長度為112、寬度w7;
[0011]所述介質(zhì)基板(I)為玻璃纖維環(huán)氧樹脂F(xiàn)R4材料，接地面(2)、螺旋狀主輻射部分
(3)、矩形饋線(4)、短路片(5)、阻抗變換器(6)的材料均為銅；
[0012]各參數(shù)的取值為I1= 20mm ;12= 12mm ;13= 13mm ;14= Imm ;15= 2mm ;16= 3mm ;17=15mm ；18= 17m m ;19= 14mm ；1 10= 12mm ；1 n= 1mm ；1 12= 4mm ；w != 23mm ；w 2= 18mm ；W3= Imm ；w 4= 2mm ；w 5= 3mm ；w 6= 20mm ；w 7= 1mm ；w 8= 5mm ；w 9= 7mm A1= 1.6mm0
[0013]所述螺旋狀主輻射部分(3)為螺旋狀。
[0014]經(jīng)過對接地面進行設計與優(yōu)化，所述第一矩形開槽線(2a)和第二矩形開槽線(2b)為在接地面(2)上的矩形開槽。
[0015]通過以上設計，本發(fā)明保證天線諧振頻率為433MHz的前提下，縮小了天線所占空間、使天線回波損耗小于-3(ΜΒ、50Ω阻抗匹配良好、增加了天線的圓極化特性和帶寬。
[0016]本發(fā)明433MHz微帶天線的體積僅為23mmX20mmXl.6mm、結構簡單、方便嵌入，介質(zhì)基板(I)采用玻璃纖維環(huán)氧樹脂(FR4)材料，天線各部分可以直接在印刷電路板上腐蝕來制作實物。
[0017]本發(fā)明具有有益效果
[0018]本發(fā)明通過采用短路加載技術和曲流技術有效的縮減了倒F型微帶天的體積，主輻射部分采用螺旋狀結構進一步縮減了天線所占空間，同時增加了天線的圓極化特性擴展了帶寬，天線僅有一個諧振頻率可以避免其他頻率的干擾。具體效果如下:
[0019](I)體積小、結構簡單，方便嵌入，天線的長、寬、高分別為23mm、20mm、l.6mm ;
[0020](2)回波損耗(S11)小，頻率諧振點回波損耗小于_30dB ;
[0021](3)帶寬大，天線在430.1919?436MHz頻段內(nèi)，有Sn〈-10dB，阻抗帶寬約為6MHz ；
[0022](4) 50 Ω的饋電阻抗匹配好，天線的歸一化阻抗為(1.0965+0.0317J) Ω，便于與系統(tǒng)其他部件匹配和集成。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結構三視圖；
[0024]圖2為本發(fā)明HFSS仿真軟件對螺旋狀主輻射部分優(yōu)化后的回波損耗(S11)參數(shù)圖；
[0025]圖3為本發(fā)明HFSS軟件仿真優(yōu)化后的最終回波損耗(S11)參數(shù)圖；
[0026]圖4為本發(fā)明HFSS軟件仿真優(yōu)化后的Smith Chart圖；
[0027]圖5為本發(fā)明HFSS軟件仿真優(yōu)化后的方向圖；
[0028]圖中:1介質(zhì)基板、2接地面、3螺旋狀主輻射部分、4矩形饋線、5短路片、6阻抗變換器、2a第一矩形開槽線、2b第二矩形開槽線。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方案作進一步的詳細說明。
[0030]天線結構如圖1所示，該結構包括介質(zhì)基板1、接地面2、螺旋狀主輻射部分