CN111162375A

CN111162375A - 一种宽带圆极化贴片天线

Info

Publication number: CN111162375A
Application number: CN202010054785.6A
Authority: CN
Inventors: 张闯; 王晓辉; 张捷; 吴仕伟
Original assignee: Harxon Corp
Current assignee: Harxon Corp
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明公开了一种宽带圆极化贴片天线，属于天线技术领域。本发明的宽带圆极化贴片天线包括地板、介质基板、辐射贴片以及馈电探针，所述地板、所述介质基板与所述辐射贴片依次层叠设置，所述馈电探针穿过所述介质基板，且所述馈电探针的一端连接所述辐射贴片，另一端连接馈电网络，所述介质基板还设置有扼流条带，所述扼流条带相对设置于所述辐射贴片的外周，所述扼流条带上设置有金属化过孔，所述扼流条带通过所述金属化过孔与所述地板连接。本发明的宽带圆极化贴片天线降低了天线的辐射Q值，扩展了天线的工作带宽。

Description

一种宽带圆极化贴片天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种宽带圆极化贴片天线。

背景技术

随着全球导航卫星定位***(GNSS***)的发展，圆极化天线得到了不断的发展改进和应用。在卫星导航定位天线领域，常见的圆极化天线有贴片天线、螺旋和振子天线，相比于螺旋和振子天线，贴片天线具有低剖面、易于制造、加工精度高、易与安装面共形等优点，从而被广泛应用。但是，贴片天线也具有工作频带窄、安装于小尺寸地板面上增益低的缺点。

为了适应导航卫星定位***对圆极化天线小型化和宽带化的要求，现有贴片天线多采用高介电常数并且厚度较厚的介质基板。但是，厚的介质基板造成了天线重量过重，也增加了制造成本，此外，高介电常数的介质基板会激起介质表面波，降低天线的辐射效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足或者部分地解决现有技术的不足，本发明实施例提供一种宽带圆极化贴片天线，以在不增加介质基板厚度或改变介质基板介电常数的情况下，拓展了天线的工作带宽。

本发明实施例提供一种宽带圆极化贴片天线，包括地板、介质基板、辐射贴片以及馈电探针，所述地板、所述介质基板与所述辐射贴片依次层叠设置，所述馈电探针穿过所述介质基板，且所述馈电探针的一端连接所述辐射贴片，另一端连接馈电网络，所述介质基板还设置有扼流条带，所述扼流条带相对设置于所述辐射贴片的外周，所述扼流条带上设置有金属化过孔，所述扼流条带通过所述金属化过孔与所述地板连接。

可选地，所述地板、所述介质基板、所述辐射贴片具有相同的中心点，所述辐射贴片的尺寸小于所述介质基板的尺寸。

可选地，所述扼流条带的长度等于所述天线所在工作频点的四分之一个波导波长。

可选地,所述扼流条带包括多个，多个所述扼流条带围绕所述辐射贴片的周边均匀分布。

可选地，沿所述辐射贴片的周向方向，所述金属化过孔设于所述扼流条带的端部或中部。

可选地，所述馈电网络为设置于所述地板上的90度移相功分网络。

可选地，所述地板、所述介质基板、所述辐射贴片为圆形或方形。

可选地，所述扼流条带呈圆弧形或直线形。

可选地，所述馈电探针包括两个，两个所述馈电探针与所述辐射贴片的中心点的连线相互垂直。

可选地，所述馈电探针包括四个，相邻两个所述馈电探针与所述辐射贴片的中心点的连线相互垂直。

本发明的有益效果：

本发明提供一种宽带圆极化贴片天线，包括地板、介质基板、辐射贴片以及馈电探针，所述地板、所述介质基板与所述辐射贴片依次层叠设置，所述馈电探针穿过所述介质基板，且所述馈电探针的一端连接所述辐射贴片，另一端连接馈电网络，所述介质基板还设置有扼流条带，所述扼流条带相对设置于所述辐射贴片的外周，所述扼流条带上设置有金属化过孔，所述扼流条带通过所述金属化过孔与所述地板连接。本发明的宽带圆极化贴片天线，通过在介质基板上设置扼流条带，将电流从贴片边缘耦合到扼流条带5上，使得辐射空间更加开放，从而降低了天线的辐射Q值，扩展了天线的工作带宽。

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的宽带圆极化贴片天线的结构示意图；

图2是本发明一实施例的带宽圆极化贴片天线的结构示意图；

图3是本发明一实施例的带宽圆极化贴片天线的结构示意图。

其中图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、辐射贴片；2、介质基板；3、地板；4、馈电探针；5、扼流条带；6、金属化过孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1至图3分别示出了本发明三个实施例的宽带圆极化贴片芯片的结构示意图，参照图1至图3，本发明实施例提供一种宽带圆极化贴片天线，包括辐射贴片1、介质基板2、地板3、馈电探针4、扼流条带5，辐射贴片1、介质基板2、地板3依次层叠设置，馈电探针4穿过介质基板2，且其一端与辐射贴片1连接，另一端连接有馈电网络，扼流条带5设置于介质基板2上，且扼流条带5围绕辐射贴片1的外周设置，介质基板2与辐射贴片1具有相同的外形，扼流条带5沿着介质基板2的边沿设置，扼流条带5上设置有金属化过孔6，扼流条带5与地板3通过金属化过孔6连接。一般情况下，增加所经由的介质基板2的厚度，就可以有效的增加天线的带宽，但是，这样会造成天线的重量过重，制造成本也会相应的增加，此外，介质基板2增厚也会导致穿过介质基板2的馈电探针4的长度增加，馈电探针4所造成的电感效应会增大，因而增加了天线阻抗中的电抗成份，使得天线的阻抗匹配降低，减少了天线的辐射效率，本发明实施例中，在不增加介质基板2的厚度的情况下，通过在介质基板2上设置扼流条带5，将电流从贴片边缘耦合到扼流条带5上，使得辐射空间更加开放，等效于增加了介质基板2的厚度，从而降低了贴片天线的辐射Q值，扩展了天线的工作带宽，在此之外，无需增加馈电探针4的长度，故而不会影响天线的辐射效率。

在截面上，本发明实施例的宽带圆极化贴片天线由下至上尺寸依次减小的台阶状结构，扼流条带5设置于介质基板2相对辐射贴片1伸出的部位上，并沿着介质基板2的边沿处设置，将电流从贴片边缘耦合到扼流条带5上，使得辐射空间更加开放，进而相当于增加介质基板2的厚度，达到增加贴片天线的工作带宽的效果。

本发明实施例中，通过馈电网络向金属探针4馈入馈电信号，经由介质基板2，馈入信号馈入辐射贴片1，辐射贴片1产生圆极化辐射，可选地，辐射贴片1可选为金属材质制成的金属层，以在馈电探针4馈入馈电信号时，产生圆极化辐射。

为了增加天线的带宽，本实施例中，采用多馈点结构，如在一个实施例中，可以在辐射贴片1上设置两个馈电点，通过双正交馈电使得天线激励起两个幅度相等相位正交的模，从而实现天线的圆极化，同时，由于采用正交馈电的两个馈点，辐射贴片1无需添加微扰单元；此外，如图1至图3中，在辐射贴片1上设置有四个馈电点(馈电探针4所在的点)，其原理与两馈点相同。

为此，在本发明一个实施例中，馈电探针4包括两个，两个馈电探针4与辐射贴片1的中心点的连线相互垂直，在另一个实施例中，馈电探针4包括四个，相邻的两个馈电探针4与辐射贴片1的中心点的连线相互垂直。

可选地，馈电网络7为设置在地板3上的90度移相功分网络。

在本发明一个实施例中，地板3、介质基板2、辐射贴片1三者的中心点重合，且辐射贴片1的尺寸小于介质基板2的尺寸，介质基板2的尺寸小于或等于地板3的尺寸。在介质基板2相对辐射贴片1多出的部分安装所述扼流条带5。

在一个实施例中，扼流条带5的长度为天线所在工作频点对应的波导波长的四分之一。扼流条带5通过金属化过孔6与地板3连接，此时，相当于为一个并联谐振电路，在谐振频点附近具有较大的输入阻抗，能够抑制地板3上的表面波电流，从而提高天线的增益，以进一步达到天线小型化和宽带化的目的。

可选地，扼流条带5包括多个，多个扼流条带5围绕辐射贴片1的周边均匀设置，其中，扼流条带5数量大致可以通过介质基板2的周长与单个扼流条带5的长度确定。

如图1与图3，金属化过孔6设置于扼流条带5的端部，此时，扼流条带5上会形成一个正弦分布的电流，该电流在金属化过孔6所对应的位置处电流强度最大，而末端电流最小，这种电流分布，在多个扼流条带5上电流合成后的辐射圆极化增益高，如图2，金属化过孔6也可以设置在扼流条带5的中部，在这种情况下，扼流条带5上电流分布不再具有一端最大、一端最小的特性，因此，效果相对图1与图3所示实施例略差，但是仍旧比未增加金属化过孔6的情况下的增益更高、带宽更宽，当然，在另选的实施例中，金属化过孔6也可以扼流条带5上的其他任意位置，在所有这些位置中，当金属化过孔6位于扼流条带5的端部时，具有最佳的增益和带宽。

可选地，扼流条带5为金属化扼流条带，通过金属化过孔6将扼流条带5与地板3连接，从而使扼流条带5接地，以达到扩展天线的工作频率、增加天线增益的效果。

如图1与图2，在一个实施例中，辐射贴片1、介质基板2、地板3呈相互匹配的圆形，辐射贴片1、介质基板2、地板3的轴线重合，且辐射贴片1、介质基板2、地板3的半径依次增加，设置在介质基板2上的多个扼流条带5沿辐射贴片1的周向方向均匀排布，扼流条带5为与辐射贴片1外周形状相匹配的圆弧形结构，相邻两个扼流条带5之间具有预设的间隙，其中，扼流条带5的数量大致通过介质基板2的周长与扼流条带5的长度确定，扼流条带5的长度为天线所在工作频点的四分之一个波导波长。

如图3，在另选的实施例中，辐射贴片1、介质基板2、地板3呈相互匹配的方形，辐射贴片1、介质基板2、地板3的中心线重合，且辐射贴片1、介质基板2、地板3的边长依次增加，设置在介质基板2上的多个扼流条带5沿辐射贴片1的周边均匀排布，相邻两个扼流条带5之间具有预设的间隙。其中，在一个实施例中，扼流条带5为与辐射贴片1的边长相对应的长条形(直线形)，通过多个长条形的扼流条带5均匀地排布在辐射贴片1的周边，本实施例中，可以通过辐射贴片1的边长与扼流条带5的长度确定对应于改变的扼流条带5的数量，进而确定总共的扼流带条5的数量，在另选的实施例中，在辐射贴片1的四个边角处，将扼流条带5设置为L形结构，以使L形的扼流条带5沿着辐射贴片1的边角设置，以保证多个扼流条带5能够均匀地排布在辐射贴片1的周边。

可选地，本发明实施例中，扼流条带5印制于介质基板2上，扼流条带5与贴片天线一次成型，从而降低了加工生产的成本。

相比于传统的圆极化贴片天线，本发明实施例提供的宽带圆极化贴片天线，通过引入接地的扼流条带，使贴片天线的工作频带更宽，在较小的安装接地板上也能保持较高的增益，并且，贴片天线和扼流条带的一体化设计使得整个天线结构更加紧凑，与地板安装更加便捷。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种宽带圆极化贴片天线，其特征在于，包括地板、介质基板、辐射贴片以及馈电探针，所述地板、所述介质基板与所述辐射贴片依次层叠设置，所述馈电探针穿过所述介质基板，且所述馈电探针的一端连接所述辐射贴片，另一端连接馈电网络，所述介质基板还设置有扼流条带，所述扼流条带相对设置于所述辐射贴片的外周，所述扼流条带上设置有金属化过孔，所述扼流条带通过所述金属化过孔与所述地板连接。

2.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述地板、所述介质基板、所述辐射贴片具有相同的中心点，所述辐射贴片的尺寸小于所述介质基板的尺寸。

3.根据权利要求2所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述扼流条带的长度等于所述天线所在工作频点的四分之一个波导波长。

4.根据权利要求3所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述扼流条带包括多个，多个所述扼流条带围绕所述辐射贴片的周边均匀分布。

5.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，沿所述辐射贴片的周向方向，所述金属化过孔设于所述扼流条带的端部或中部。

6.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述馈电网络为设置于所述地板上的90度移相功分网络。

7.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述地板、所述介质基板、所述辐射贴片为圆形或方形。

8.根据权利要求7所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述扼流条带呈圆弧形或直线形。

9.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述馈电探针包括两个，两个所述馈电探针与所述辐射贴片的中心点的连线相互垂直。

10.根据权利要求1所述的宽带圆极化贴片天线，其特征在于，所述馈电探针包括四个，相邻两个所述馈电探针与所述辐射贴片的中心点的连线相互垂直。