CN1815811B - 复合微带印刷振子宽带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微带印刷振子天线，包括地板和至少一个与地板相连接的微带振子单元；该振子单元包括介质基片、振子臂和平衡-不平衡变换器；所述振子臂位于所述介质基片的一侧表面之上，所述平衡-不平衡变换器位于所述介质基片的另一侧表面之上；在所述振子臂的两侧设有复合单元，在所述平衡-不平衡变换器两侧也设有复合单元；所述平衡-不平衡变换器两侧的复合单元通过金属化孔与所述振子两侧的复合单元相连。通过调节振子臂与复合单元的间距以及复合单元的高度，对天线的空间带宽进行控制。当具有所述复合单元的微带天线组成天线阵时，可以减少天线单元间的互耦。

Description

复合微带印刷振子宽带天线
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信、雷达、电子导航与电子对抗等电子设备的微带印刷振子天线，尤其涉及一种具有复合结构的微带印刷振子宽带天线。
背景技术
在无线通讯领域中，由于微带振子天线具有结构紧凑、频段广、体积小、重量轻、制作方便的特点，因此被广泛地应用于通信、雷达、电子导航等天线***中。
对于天线来说，阻抗随频率变化的频带宽度和天线方向图主瓣半功率空间带宽是两个重要的品质参数。在此之前，很多发明创造都集中在如何拓宽频带宽度的问题上。但对于微带天线空间带宽窄并且相对固定的问题，在此之前并没有能够得到有效的改善。目前，一般偶极子天线方向图主瓣宽度BW3db仅能达到60°～80°的水平。此外，当天线被排成天线阵列的时候，由于天线彼此之间产生的互耦现象，也使得天线阵的工作效率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提高微带天线的空间带宽，以及如何对微带天线的空间带宽进行有效的控制，从而能够根据不同应用的需要在不同的空间位置得到特定的空间带宽值。
本发明提供了一种微带印刷振子天线，包括地板和至少一个与地板相连接的微带振子单元；该振子单元包括介质基片、振子臂和平衡-不平衡变换器，其中，所述振子臂位于所述介质基片的一侧表面之上，所述平衡-不平衡变换器位于所述介质基片的另一侧表面之上，在所述平衡-不平衡变换器表面上设有馈电点，该馈电点与同轴连接器的内芯相连；在所述振子臂的两侧设有复合单元，在所述平衡-不平衡变换器两侧也设有复合单元；所述平衡-不平衡变换器两侧的复合单元通过金属化孔与所述振子两侧的复合单元相连，且全部的复合单元均与地板相连。
由于所述天线中的复合单元是印制在与天线相同的介质基片之上，因此所述微带天线具有结构简单、加工方便，定位准确、调试容易的特点。又由于所述复合单元中的感应电流所产生的辐射与所述天线振子臂的辐射在空间产生叠加，通过改变所述复合单元的位置、大小，可以方便地改变天线E面方向图波瓣，从而改变天线方向图，改善了E、H面和45°面的扫描角。另外，当利用这种微带天线组成天线阵时，由于所述复合单元的存在，因此对于整个天线单元起到了屏蔽的作用，可以减小天线单元间的互耦，提高天线的效率，降低天线的副瓣，提高驻波比带宽。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述和权利要求，本发明的其它目的和成就将显而易见，并可对本发明有全面的理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的结构侧视图。
图2是根据本发明一个实施例的结构主视图。
图3是根据本发明一个实施例的结构后视图。
图4是根据本发明另一实施例结构中一个振子单元的主视图。
图5是根据本发明另一实施例结构中一个振子单元的后视图。
图6是根据本发明另一实施例结构的侧视图。
图7是根据本发明另一实施例结构的另一侧视图。
图8是本发明加入复合单元后的方向图。
图9是本发明实施例的驻波测试曲线图。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
图1-3所示为复合微带印刷振子宽带天线的一个实施例，在本实施例中包含一个微带振子单元。根据图1所示，微带振子单元2直立于地板1之上。根据图2所示，所述微带振子单元2元包含介质基片21、振子臂22和平衡-不平衡变换器23(如图3所示)。所述振子臂22和作为复合单元的寄生贴片241、242均位于介质基片21一侧的表面之上，且寄生贴片241和242位于振子臂22的两侧。振子臂22和寄生贴片241、242通过金属条26(如图2所示)与地板相连接。在寄生贴片241和242上设有至少一个金属化孔251和252。在图3中，23代表位于介质基板21另一侧表面的一个平衡-不平衡变换器，在该平衡-不平衡变换器23两侧也各有一寄生贴片243和244。在该平衡-不平衡变换器23上设有馈电点231，且馈电点231与同轴连接器27相连。在寄生贴片243和244上同样设有至少一个金属化孔253、254，该金属化孔253与图2中的金属化孔252相通，从而使寄生贴片242与243相连，图3中金属化孔254与图2中的金属化孔251相通，使寄生贴片241与244相连。天线工作时，由平衡-不平衡变换器23向振子单元馈电，振子臂22中的辐射电流所产生的辐射场和寄生贴片241、242、243、244中的感应电流所产生的辐射场会在空间进行叠加，从而拓宽了微带天线的空间带宽。可以通过调节寄生贴片边缘到振子臂纵向中心线的距离和振子单元距离底板的高度值来达到所需要的空间带宽。寄生贴片距振子臂越远，所述微带天线空间带宽越大，寄生贴片距振子臂越近，所述微带天线空间带宽越小。另外，当需要比较大的空间带宽时，可以将伞状振子臂打开到一个大的角度，对应于寄生贴片高度也较大；当需要比较小的空间带宽时，可以将伞状振子臂打开到一个小的角度，对应于寄生贴片高度也较小。
图4-7所示为微带印刷振于宽带天线的另一个实施例。本实施例中包含两个“十”字交叉的微带振子单元。如图4所示，每个微带振子单元都包含伞形振子臂22、介质基片21和平衡-不平衡变换器23(如图5所示)。振子臂22和寄生贴片241、242均位于介质基片21同一侧的表面之上，且寄生贴片241和242位于振子臂22的两侧。振子臂22和寄生贴片241、242通过金属条26与地板相连接(如图4所示)。在寄生贴片241和242上设有至少一个金属化孔251和252。在图5中，23代表位于介质基板21另一侧表面上的一个平衡-不平衡变换器，在该平衡-不平衡变换器两侧也各有一寄生贴片243和244。在该平衡-不平衡变换器23上设有馈电点231，且馈电点231与同轴连接器27相连。在寄生贴片243和244上同样设有金属化孔253、254，该金属化孔253与图4中的金属化孔252相通，从而使寄生贴片242与243相连，图5中的金属化孔254与图4中的金属化孔251相通，使得241与244相连。每个振子单元沿其垂直纵向中心线设有缝隙28，使得两个微带振子单元可以如图6和图7所示的呈“十”字形交叉在一起。这样将两个振子单元交叉在一起就构成了双极化微带天线。
图8-9为工作在2.4Ghz频段上，介质基片介电常数为2.65时，具有寄生贴片的微带天线性能测试图。图8为所述微带天线的方向图，其中ADPTotalat phi＝0代表E面方向图，ADPTotal at phi＝90代表H面方向图。由图8可见，在增加了寄生贴片后三个方向上的主瓣宽度BW3db均大于100°。图9为复合微带印刷振子宽带天线驻波测试曲线，可以看到该天线的频率带宽在-10dB的时候仍可达到0.38以上，达到了该天线中心频率2.4Ghz的10％以上。可见，微带天线在增加了寄生贴片以后，天线的频率带宽并没有受到影响。
当采用本发明所涉及的微带天线组成天线阵时，由于振子单元中加入了复合单元，因此对于整个天线起到了屏蔽的作用，从而在有效控制天线空间带宽的同时，还可以在一定程度上屏蔽掉天线阵内其它天线发射的信号，从而减小了天线单元间的互耦，提高了天线的工作效率。
本发明的技术内容和技术特点已揭示根据上，然而所属领域技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示内容而作出种种不背离本发明精神的替代和修正。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替代和修正，并为上述权利要求书所涵盖。

Claims (10)

1.一种微带印刷振子天线，包括：
一个地板；和
至少一个与该地板相连接的微带振子单元；
该微带振子单元包括介质基片、振子臂和平衡-不平衡变换器，其中，所述振子臂位于所述介质基片的一侧表面之上，所述平衡-不平衡变换器位于所述介质基片的另一侧表面之上，在所述平衡-不平衡变换器表面上设有馈电点；
一个同轴连接器，该同轴连接器与所述平衡-不平衡变换器表面上的馈电点相连；
所述振子臂所在表面的左右两侧设有复合单元，在所述平衡-不平衡变换器所在表面的左右两侧也设有复合单元；所述平衡-不平衡变换器所在表面左右两侧的复合单元通过金属化孔与所述振子所在表面左右两侧的复合单元相连，且全部的复合单元均与所述地板相连。
2.根据权利要求1所述的微带印刷振子天线，其中所述天线包括两个呈“十”字交叉的微带振子单元。
3.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中所述复合单元为复合杆或者寄生贴片。
4.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中在所述介质基片的下端设有与地板相接触的金属条带，所述振子臂及位于振子臂两侧的复合单元通过该金属条带与所述地板相连接。
5.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中所述天线具有两个振子臂且该振子臂为向下张开的伞状结构。
6.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中所述天线具有两个振子臂且该振子臂为向上张开的伞状结构。
7.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中所述天线具有两个振子臂且该振子臂为水平张开的伞状结构。
8.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中通过调节所述复合单元与振子臂的间距对天线的空间带宽进行控制。
9.根据权利要求1或2所述的微带印刷振子天线，其中通过调节所述复合单元的高度对天线的空间带宽进行控制。
10.一种天线阵列，由一个以上的微带印刷振子天线组成，所述天线包括：
一个地板；
和至少一个与该地板相连接的微带振子单元；
该微带振子单元包括介质基片、振子臂和平衡-不平衡变换器，其中，所述振子臂位于所述介质基片的一侧表面之上，所述平衡-不平衡变换器位于所述介质基片的另一侧表面之上，在所述平衡-不平衡变换器表面上设有馈电点；
一个同轴连接器，该同轴连接器与所述平衡-不平衡变换器表面上的馈电点相连；
所述振子臂所在表面左右两侧设有复合单元，在所述平衡-不平衡变换器所在表面左右两侧也设有复合单元；所述平衡-不平衡变换器所在表面左右两侧的复合单元通过金属化孔与所述振子所在表面左右两侧的复合单元相连，且全部的复合单元均与所述地板相连。
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