CN209515999U - 一种圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及无线局域网通信系统，特别涉及一种圆极化微带天线，包括基板和金属贴片层，金属贴片层设置于基板的一侧板面上；金属贴片层中心设置有中部贴片，该中部贴片的中部开有直条形或十字形缝隙；中部贴片的周围设置以中部贴片为中心位置的四组寄生贴片阵列，呈十字形布置；在中部贴片向外辐射的方向上，一组寄生贴片包括至少两个沿该方向排列的寄生贴片，沿方向上，寄生贴片的尺寸呈递减设置；寄生贴片与中部贴片之间留有间隙，相邻寄生贴片之间留有间隙，在中部贴片向外辐射的方向上，间隙逐渐变窄。通过寄生贴片与中部贴片耦合、相邻寄生贴片之间的耦合的方式来增加阻抗带宽，还可以增加天线的增益。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信系统，特别涉及一种圆极化微带天线。
背景技术
随着大规模集成电路与空间技术的发展，各种电子设备都在朝着小型化的方向研制，天线作为系统中重要的部件，也相应的要求小型化。为适应空气动力学的要求，尤其是在高速运动中的载体上，则需要求天线具有体积小、低轮廓等特点。并且尺寸的减小也降低了构建成本，提高了隐蔽性。圆极化天线的实用意义主要体现在：圆极化天线对来波没有极化的要求，且辐射的波也可以被任意极化方式的天线接受，在电子侦察和干扰中得到普遍应用；圆极化天线的旋向正交性广泛应用于通信、雷达的极化分集工作和电子对抗中；圆极化波在对称目标的旋向逆转性可应用于移动通信领域，能够抑制雨雾干扰和抗多径反射。当前随着需求的增多，对圆极化天线的性能要求也越来越高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种性能更好的圆极化微带天线。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种圆极化微带天线，包括基板和金属贴片层，上述金属贴片层设置于基板的一侧板面上；
上述金属贴片层中心设置有中部贴片，该中部贴片的中部开有直条形或十字形缝隙；
上述中部贴片的周围设置以中部贴片为中心位置的四组寄生贴片阵列，呈十字形布置；
在中部贴片向外辐射的方向上，一组寄生贴片包括至少两个沿该方向排列的寄生贴片，沿上述方向上，寄生贴片的尺寸呈递减设置；寄生贴片与中部贴片之间留有间隙，相邻寄生贴片之间留有间隙，在中部贴片向外辐射的方向上，间隙逐渐变窄。
这样通过寄生贴片与中部贴片耦合、相邻寄生贴片之间的耦合的方式来增加阻抗带宽，还可以增加天线的增益；并且通过各级之间的能量耦合，利用耦合能量的大小来调节天线的阻抗匹配，实现良好的匹配程度。
进一步的是，上述四组寄生贴片阵列分别为相对于中部贴片对称的第一寄生贴片阵列和第三寄生贴片阵列、相对于中部贴片对称的第二寄生贴片阵列和第三寄生贴片阵列；
以靠近中部贴片远近为标准，从近到远，一组上述寄生贴片阵列从近到远依次包括第一级寄生贴片和第二级寄生贴片；相邻两组寄生贴片的同级寄生贴片尺寸有一大一小，拥有较小尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中的第一级寄生贴片与中部贴片的间隙＞拥有较大尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中的第一级寄生贴片与中部贴片的间隙。
即在相对的两组寄生贴片阵列中，同级寄生贴片尺寸相同、寄生贴片之间的间隙宽度相同、与中部贴片的间隙宽度相同；在相邻的两组寄生贴片阵列中，同级寄生贴片尺寸不相同、寄生贴片之间的间隙宽度不相同、与中部贴片的间隙宽度不相同。
这样由于中部贴片两边的能量大小不同，利用中部贴片互相垂直的两边的寄生贴片(如第一寄生贴片阵列与第二寄生贴片阵列、第二寄生贴片阵列与第三寄生贴片阵列)大小的不同，可以提高天线的极化纯度。
进一步的是，上述拥有较大尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中第一级寄生贴片与中部贴片的间距为0.1-0.3mm；第一级寄生贴片尺寸为：宽3.5-5.5mm，长8-9mm；第二级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm。
进一步的是，上述拥有较小尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中第一级寄生贴片与中部贴片的间距为0.4-0.6mm，第一级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm；第二级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长4-6mm。
设置上述尺寸数值，得到的圆极化微带天线性能最优。
进一步的是，上述中部贴片为方形，即将中部贴片设置为中部贴片，使电流路径固定，可以准确的找到调节方式，方便后期调节。
进一步的是，上述缝隙为直条形，延伸方向与中部贴片的边沿垂直。
进一步的是，上述缝隙的宽为0.2-0.6mm，长为5.4-5.7mm。
进一步的是，上述缝隙为十字形，该缝隙的分支延伸方向与中部贴片对应的边沿垂直。
进一步的是，上述基板的另一侧板面设置有金属底板，这样通过金属底板与载体的连接，易于与载体共形。
进一步的是，上述中部贴片为圆形。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为用于说明本实施例一的一种圆极化微带天线的示意图；
图2为图1的侧视示意图；
图3为本实用新型的仿真的天线回波损耗曲线图；
图4为本实用新型的仿真的天线轴比曲线图；
图5为用于说明本实施例二的一种圆极化微带天线的示意图；
图中标记：1-金属底板、2-基板、3-缝隙、4-第一寄生贴片阵列、5-第二寄生贴片阵列、 6-第三寄生贴片阵列、7-第四寄生贴片阵列、8a-第一级寄生贴片、8b-第二级寄生贴片、9- 中部贴片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1-4，实施例一，本实施方式以用于5.8GHz交通系统举例说明，本天线的尺寸是可设计为25mmX25mm。一种工作在5.8GHz的小型化圆极化天线，在结构上底面为金属底板1，可共形或贴附到任意表面，适用于无线局域网系统和智能交通系统，且易于集成。这里所说的金属优选的采用为铜板材表面镀锡。
上述天线由基板2、金属底板1、中部贴片9、四组寄生贴片阵列组成，基板2上层中心为一个方形的中部贴片9，在贴片的中央开一个矩形的缝隙3，在缝隙3的旁边进行同轴馈电。然后在与中部贴片9互相平行的两边分别放置第一级寄生贴片8a，再在第一级寄生贴片8a 外边放置第二级寄生贴片8b。接着在中部贴片9的其它两边放置尺寸与前者不同的的第一级和第二级的寄生贴片，即本天线的结构为在中部贴片9的四边放置两级的寄生贴片，且呈十字排布。这里的四组寄生贴片阵列可以分别为相对于中部贴片9对称的第一寄生贴片阵列4 和第三寄生贴片阵列6、相对于中部贴片9对称的第二寄生贴片阵列5和第三寄生贴片阵列6。
具体的是，上述基板2采用的材料是FR4板材，介电常数为4.4，厚1.6mm。缝隙3的尺寸为0.5mm×5.5mm。在缝隙3与寄生贴片的设置上具体的为，在平行于缝隙3的方向以间距为0.2mm放置第一级的寄生金属贴片2，然后在垂直于缝隙3的方向，再以0.5mm的距离放置第一级的寄生金属贴片，之后再按照前面的顺序放置第二级寄生金属贴片3，直至放满四组。最后利用同轴馈电线在中部贴片9的对角线上、缝隙3的侧旁进行天线的馈电。其中，间隙平行于缝隙3的方向的为第一寄生贴片阵列4和第三寄生贴片阵列6，垂直于缝隙3的方向的为第二寄生贴片阵列5和第四寄生贴片阵列7。
开矩形缝隙3的中部贴片9在5.8GHz产生谐振，第一级的寄生矩形贴片展宽了天线的高频带宽，第二级的寄生矩形贴片在一定程度上拓宽了天线的低频带宽，增加了天线的增益和极化纯度。覆盖了无线局域网的5.8GHz频段，并同时能应用在智能交通领域。此外，采用双寄生贴片的形式，使得天线的增益得到加强，且该天线具有剖面低(厚度薄)、重量轻、容易和微波电路集成等优点。
在第一寄生贴片阵列4或第三寄生贴片阵列6中，第一级寄生贴片8a与中部贴片9的间距为0.2mm；第一级寄生贴片8a尺寸为：宽3.5-5.5mm，长8-9mm，优选的为宽4mm，长7mm；第二级寄生贴片8b尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm，优选的为宽3mm，长7mm。
在第二寄生贴片阵列5或第四寄生贴片阵列7中，第一级寄生贴片8a与中部贴片9的间距为0.5mm，第一级寄生贴片8a尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm，优选的为宽3mm，长7mm；第二级寄生贴片8b尺寸为：宽2-4mm，长4-6mm，优选的为宽3mm，长5mm。
1、该天线利用贴片开槽的原理，实现在5.8GHz的左旋圆极化辐射的性能，并且运用四周二级寄生贴片增强了天线的增益和极化纯度，使得在5.8GHz有好的圆极化性能。
2、该天线采用底面为全金属层，易于与载体共形。
3、该天线具有较小的尺寸，可在智能交通系统和无线局域网系统工作。
4、该天线具有定向的增益方向，且具有较高的增益的特点。
如图2-5，实施例二：与实施例一不同的是，中部贴片9的中部缝隙3为十字形。
以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种圆极化微带天线，其特征在于，包括基板和金属贴片层，所述金属贴片层设置于基板的一侧板面上；
所述金属贴片层中心设置有中部贴片，该中部贴片的中部开有直条形或十字形缝隙；
所述中部贴片的周围设置以中部贴片为中心位置的四组寄生贴片阵列，呈十字形布置；
在中部贴片向外辐射的方向上，一组寄生贴片包括至少两个沿该方向排列的寄生贴片，沿所述方向上，寄生贴片的尺寸呈递减设置；寄生贴片与中部贴片之间留有间隙，相邻寄生贴片之间留有间隙，在中部贴片向外辐射的方向上，间隙逐渐变窄。
2.如权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述四组寄生贴片阵列分别为相对于中部贴片对称的第一寄生贴片阵列和第三寄生贴片阵列、相对于中部贴片对称的第二寄生贴片阵列和第三寄生贴片阵列；
以靠近中部贴片远近为标准，从近到远，一组所述寄生贴片阵列从近到远依次包括第一级寄生贴片和第二级寄生贴片；相邻两组寄生贴片的同级寄生贴片尺寸有一大一小，拥有较小尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中的第一级寄生贴片与中部贴片的间隙＞拥有较大尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中的第一级寄生贴片与中部贴片的间隙。
3.如权利要求2所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述拥有较大尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中第一级寄生贴片与中部贴片的间距为0.1-0.3mm；第一级寄生贴片尺寸为：宽3.5-5.5mm，长8-9mm；第二级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm。
4.如权利要求2所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述拥有较小尺寸寄生贴片所在寄生贴片阵列中第一级寄生贴片与中部贴片的间距为0.4-0.6mm，第一级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长6-8mm；第二级寄生贴片尺寸为：宽2-4mm，长4-6mm。
5.如权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述中部贴片为方形。
6.如权利要求5所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述缝隙为直条形，延伸方向与中部贴片的边沿垂直。
7.如权利要求6所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述缝隙的宽为0.2-0.6mm，长为5.4-5.7mm。
8.如权利要求5所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述缝隙为十字形，该缝隙的分支延伸方向与中部贴片对应的边沿垂直。
9.如权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述基板的另一侧板面设置有金属底板。
10.如权利要求1所述的一种圆极化微带天线，其特征在于，所述中部贴片为圆形。
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