CN207409650U - 一种微带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微带天线，包括：上辐射片、下辐射片、介质基板、一个或多个馈电耦合微带和金属底板，其中，上辐射片和下辐射片，以及下辐射片和馈电耦合微带均通过介质基板间隔，下辐射片与馈电耦合微带耦合接触，馈电耦合微带一端延伸至下辐射片下方并末端开路，馈电耦合微带另一端延伸至下辐射片外侧，馈电耦合微带与上辐射片、下辐射片均位于金属底板的上侧。本实用新型的微带天线结构简单，通过耦合多层贴片微带天线，有效解决现有技术中天线结构工艺复杂、天线阵列互耦影响大的技术问题，满足了微带天线的低剖面、高集成度的技术需求。

Description

一种微带天线

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种微带天线。

背景技术

作为无线通信***中重要的前端器件，天线可以发射或者接收射频信号，是无线通信***中不可或缺的部分。天线单元形式的选择，对天线的整体结构影响意义重大，甚至对天线的整体设计产生致命影响。

现有技术中，天线单元主要存在对称振子、边馈式微带天线、探针馈电式微带天线及缝隙耦合微带天线等形式。其中，对称振子，因对地高度要求近似四分之一波长，而导致天线剖面较高；边馈式微带天线，因带宽较窄，不能满足移动通信大部分场景需求；探针式馈电微带天线，则存在结构复杂，不易于后期集成的问题；缝隙耦合微带天线，需有专门的馈电反射结构，导致结构处理复杂，并增加天线剖面整体高度。

随着通信技术的迅猛发展，天线广泛应用于电子对抗***、超宽带雷达、卫星通信、探雷等军事方面，在高速无线LAN(Local Area Network，局域网)、家庭网络及无线电话等方面也有广泛的需求。因此设计一种结构简单、性能良好、易于集成的天线单元具有重大现实意义。

实用新型内容

本实用新型实施例涉及一种微带天线，能够解决传统结构设计的天线结构工艺复杂、天线阵列互耦影响大的技术问题。

本实用新型实施例所提供的技术方案如下：

一种微带天线，包括：

上辐射片、下辐射片、介质基板、一个或多个馈电耦合微带和金属底板，其中，上辐射片和下辐射片，以及下辐射片和馈电耦合微带均通过介质基板间隔，下辐射片与馈电耦合微带耦合接触，馈电耦合微带一端延伸至下辐射片下方并末端开路，馈电耦合微带另一端延伸至下辐射片外侧，馈电耦合微带与上辐射片、下辐射片均位于金属底板的上侧。

可选地，所述馈电耦合微带包括第一馈电耦合微带和第二馈电耦合微带，第一馈电耦合微带的一端与第二馈电耦合微带相连，其中，第一馈电耦合微带是未被下辐射片覆盖住的部分，所述第二馈电耦合微带位于下辐射片的正下方并被下辐射片覆盖住的部分，第一馈电耦合微带开始馈电，电流沿所述第一馈电耦合微带的微带线流向所述第二馈电耦合微带，并在下辐射片下侧形成能量耦合。

可选地，所述第二馈电耦合微带的第一方向的尺寸和第二方向的尺寸与微带天线的谐振频率大小相关，所述第二馈电耦合微带的第三方向的尺寸与微带天线的带宽相关，馈电耦合微带的位置及线宽尺寸与微带天线的匹配性能相关。

可选地，所述第二馈电耦合微带的第一方向的尺寸为长度尺寸，所述第二馈电耦合微带的第二方向的尺寸为宽度尺寸，所述第二馈电耦合微带的第三方向的尺寸为高度尺寸。

可选地，第一馈电耦合微带和第二馈电耦合微带设置有预定夹角。

可选地，所述第一馈电耦合微带的长度尺寸为工作波长的四分之一的奇数倍。

可选地，所述馈电耦合微带的数量为两个。

可选地，两个所述馈电耦合微带以所述下辐射片的中心线对称布置。

可选地，所述馈电耦合微带一端为开路短截线。

本实用新型所带来的有益效果如下：

本实用新型实施例，结构工艺简单，集成方便，尺寸剖面小，有效解决了现有技术中天线结构工艺复杂、天线阵列互耦影响大的技术问题，满足了微带天线的低剖面、高集成度的技术需求。

附图说明

图1表示本实用新型实施例提供的微带天线结构示意图；

图2表示本实用新型实施例提供的微带天线的主视图；

图3表示本实用新型实施例提供的微带天线的俯视图；

图4表示本实用新型实施例提供的另一微带天线的结构示意图；

图5表示本实用新型实施例提供的另一微带天线中馈电耦合微带的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种微带天线，如图1至图3所示，所述微带天线包括：

上辐射片1、下辐射片2、介质基板4、馈电耦合微带3和金属底板5，其中，上辐射片1和下辐射片2，以及下辐射片2和馈电耦合微带3均通过介质基板4间隔，下辐射片2与馈电耦合微带3耦合接触，馈电耦合微带3一端延伸至下辐射片2下方并末端开路，馈电耦合微带3另一端延伸至下辐射片2 外侧，馈电耦合微带3与上辐射片1、下辐射片2均位于金属底板5的上侧。

需要说明的是，馈电耦合微带3的数量可为一个或多个，并不仅限于图1 所示的馈电耦合微带3的数量。

在本实用新型实施例中，所述上辐射片1、下辐射片2、介质基板4、馈电耦合微带3和金属底板5之间可通过粘接的方式进行连接，这样可简化微带天线的制作工艺流程，当然并不仅限于此。

如图1所示，上辐射片1和下辐射片2组成微带天线的辐射部分，其中，所述上辐射片1与所述下辐射片2的尺寸相同或相近时，所述上辐射片1与所述下辐射片2可形成两个辐射片间的强谐振结构，能够有效改善阵列中的互耦影响。需要说明的是，所述上辐射片1与所述下辐射片2的形状可相同也可不同，可以理解的是，在本实用新型实施例中并不具体限定所述上辐射片1与所述下辐射片2的形状尺寸。

继续参见图1所示，所述上辐射片1与所述下辐射片2的形状为矩形。需要说明的是，所述上辐射片1与所述下辐射片2的形状还可为圆形、椭圆形等其他形状。可以理解的是，本实用新型实施例中并不具体限定所述上辐射片1 与所述下辐射片2的形状。

所述微带天线工作时，电流沿着贴片边缘流动，且下辐射片2与馈电耦合微带3耦合接触，馈电耦合微带3一端延伸至下辐射片2正下方并末端开路，另一端延伸至下辐射片2外侧，形成常规微带线结构。

同时，由于采用了直接耦合式馈电形式的馈电耦合微带3，在保证相当带宽的前提下，极大降低了目前典型缝隙耦合天线的结构工艺难度。

如图1和图2所示，馈电耦合微带3与上辐射片1、下辐射片2设置于金属底板5的上侧。馈电耦合微带3外侧开始馈电，电流沿微带线流向馈电耦合微带3内侧，并在下辐射片2下侧形成能量耦合，通过下辐射片2再耦合至上辐射片1，并最终通过上辐射片1和下辐射片2实现能量辐射。

进一步地，所述馈电耦合微带3包括第一馈电耦合微带31和第二馈电耦合微带32，第一馈电耦合微带31的一端与第二馈电耦合微带32相连，其中，第一馈电耦合微带31是未被下辐射片2覆盖住的部分，所述第二馈电耦合微带32位于下辐射片2的正下方并被下辐射片2覆盖住的部分，第一馈电耦合微带开始馈电，电流沿所述第一馈电耦合微带31的微带线流向所述第二馈电耦合微带32，并在下辐射片2下侧形成能量耦合。

其中，所述第二馈电耦合微带32的第一方向的尺寸和第二方向的尺寸与微带天线的谐振频率大小相关，所述第二馈电耦合微带32的第三方向的尺寸与微带天线的带宽相关，馈电耦合微带3的位置及线宽尺寸与微带天线的匹配性能相关。

需要说明的是，所述第二馈电耦合微带32的第一方向的尺寸可为长度尺寸，所述第二馈电耦合微带32的第二方向的尺寸可为宽度尺寸，所述第二馈电耦合微带32的第三方向的尺寸可为高度尺寸。例如，适当调整所述第二馈电耦合微带32的长度和宽度尺寸可以实现对微带天线的谐振频率进行控制，调整所述第二馈电耦合微带32的高度实现对微带天线的带宽进行控制，调整馈电耦合微带3的位置及线宽尺寸，可以控制微带天线的匹配性能。

本实用新型实施例采用多层贴片和耦合式馈电结构，在保证相当宽带宽前提下有效解决了现有对称振子高度偏高问题。

此外，与传统的缝隙耦合天线中的馈电部分设置于金属底板下方不同，本实用新型实施例中，馈电耦合微带3位于金属底板5上方的结构，可有效降低天线单元高度，简化整体结构工艺；而馈电耦合微带3位于下辐射片2下方，馈电耦合微带3的一端延伸至下辐射片2的外侧，形成微带线结构，可有效与如功分网络等其他馈电网络实现有效的共面集成。

进一步地，通过采用商业仿真软件(High Frequency Structure SimulatorHFSS)对进行仿真计算，本实用新型的直接耦合式多层贴片天线单元的电压驻波比(VSWR)≤2，其天线高度小于八分之一波长。可在带内实现良好的辐射性能，极化纯度高，效率优良。

此外，基于上述实施例，本实用新型实施例提供了另一种微带天线结构，如图4至图5所示，所述微带天线包括：

上辐射片1、下辐射片2、介质基板4、馈电耦合微带3和金属底板5，其中，上辐射片1和下辐射片2，以及下辐射片2和馈电耦合微带3均通过介质基板4间隔，下辐射片2与馈电耦合微带3耦合接触，馈电耦合微带3一端延伸至下辐射片2下方并末端开路，馈电耦合微带3另一端延伸至下辐射片2 外侧，馈电耦合微带3与上辐射片1、下辐射片2均位于金属底板5的上侧。

在本实用新型实施例中，所述馈电耦合微带3包括第一馈电耦合微带31 和第二馈电耦合微带32，第一馈电耦合微带31的一端与第二馈电耦合微带32 相连，其中，第一馈电耦合微带31是未被下辐射片2覆盖住的部分，所述第二馈电耦合微带32位于下辐射片2的正下方并被下辐射片2覆盖住的部分，第一馈电耦合微带31和第二馈电耦合微带32设置有预定夹角。

其中，所述预定夹角可为0～180度，例如，如图1所示的第一馈电耦合微带31和第二馈电耦合微带32的预定夹角为180度，如图5所示的第一馈电耦合微带31和第二馈电耦合微带32的预定夹角为135度。需要说明的是，在本实用新型实施例中并不具体限定所述预定夹角的范围。

在本实用新型实施例中，所述馈电耦合微带3的数量可为两个，且两个所述馈电耦合微带3以下辐射片2的中心线对称布置。

在本实用新型实施例中，通过将所述第一馈电耦合微带31的长度尺寸设定为工作波长的四分之一的奇数倍可形成四分之一波长阻抗变换器结构，优选地，所述第一馈电耦合微带31的长度尺寸为工作波长的四分之一。调整馈电耦合微带3的角度及位置，可以实现双线极化工作模式，并通过四分之一波长阻抗变换器结构，实现与下级功分网络的良好互联和匹配。

在本实用新型实施例中，通过采用商业仿真软件(High Frequency StructureSimulator HFSS)对进行仿真计算，本实用新型的直接耦合式多层贴片天线单元的VSWR≤2，其天线高度小于八分之一波长。可在带内实现双线极化的良好辐射性能，极化纯度高，效率较高，隔离度好，并具有良好的低互耦性能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：上辐射片(1)、下辐射片(2)、介质基板(4)、一个或多个馈电耦合微带(3)和金属底板(5)，其中，上辐射片(1)和下辐射片(2)，以及下辐射片(2)和馈电耦合微带(3)均通过介质基板(4)间隔，下辐射片(2)与馈电耦合微带(3)耦合接触，馈电耦合微带(3)一端延伸至下辐射片(2)下方并末端开路，馈电耦合微带(3)另一端延伸至下辐射片(2)外侧，馈电耦合微带(3)与上辐射片(1)、下辐射片(2)均位于金属底板(5)的上侧。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电耦合微带(3)包括第一馈电耦合微带(31)和第二馈电耦合微带(32)，所述第一馈电耦合微带(31)的一端与第二馈电耦合微带(32)相连，其中，所述第一馈电耦合微带(31)是未被下辐射片(2)覆盖住的部分，所述第二馈电耦合微带(32)是位于下辐射片(2)的正下方并被下辐射片(2)覆盖住的部分，第一馈电耦合微带开始馈电，电流沿所述第一馈电耦合微带(31)的微带线流向所述第二馈电耦合微带(32)，并在下辐射片(2)下侧形成能量耦合。

3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述第二馈电耦合微带(32)的第一方向的尺寸和第二方向的尺寸与微带天线的谐振频率大小相关，所述第二馈电耦合微带(32)的第三方向的尺寸与微带天线的带宽相关，馈电耦合微带(3)的位置及线宽尺寸与微带天线的匹配性能相关。

4.根据权利要求3所述的微带天线，其特征在于，所述第二馈电耦合微带(32)的第一方向的尺寸为长度尺寸，所述第二馈电耦合微带(32)的第二方向的尺寸为宽度尺寸，所述第二馈电耦合微带(32)的第三方向的尺寸为高度尺寸。

5.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述第一馈电耦合微带(31)和第二馈电耦合微带(32)设置有预定夹角。

6.根据权利要求2～5任一项所述的微带天线，其特征在于，所述第一馈电耦合微带(31)的长度尺寸为工作波长的四分之一的奇数倍。

7.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电耦合微带(3)的数量为两个。

8.根据权利要求7所述的微带天线，其特征在于，两个所述馈电耦合微带(3)以所述下辐射片(2)的中心线对称布置。

9.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电耦合微带(3)一端为开路短截线。