一种圆极化微带贴片天线

1.本实用新型涉及天线设计领域，尤其涉及一种圆极化微带贴片天线。


背景技术：

2.随着无线通信技术的迅猛发展，日趋小型化和高度集成化的无线通信系统对终端天线的各项性能提出了更高的要求。相比于传统天线，微带贴片天线不仅体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，适合批量生产，因此在许多领域有着广泛的应用场景。但是现有的微带贴片天线带宽窄，增益低，这严重阻碍了微带贴片天线的推广。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种圆极化微带贴片天线。
4.本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种圆极化微带贴片天线，包括：
6.第一介质基板，所述第一介质基板的第一表面贴有第一金属贴片；
7.第二介质基板，所述第二介质基板的第一表面贴有第二金属贴片，所述第二介质基板的第二表面设有金属接地板，所述第二介质基板上还设有放置同轴线的馈电孔；
8.其中，所述第一介质基板的第一表面贴与所述第二介质基板的第一表面相对，且两个表面不贴附；所述第一金属贴片的位置与所述第二金属贴片的位置相匹配。
9.进一步，所述第一介质基板的第一表面贴有4个第一金属贴片，组成馈电网络；
10.所述所述第二介质基板的第一表面贴有4个第二金属贴片，作为4个单元天线。
11.进一步，所述第一金属贴片的形状为方形，且方形的第一金属贴片的一对对角上设有方形切角；
12.4个所述第一金属贴片组成2行2列的阵列，所述阵列中任意一个第一金属贴片可通过对相邻的第一金属贴片旋转90
°
获得。
13.进一步，所述第二金属贴片的形状为方形，且方形的第二金属贴片的一对对角上设有方形切角；
14.4个所述第二金属贴片组成2行2列的阵列，所述阵列中任意一个第二金属贴片可通过对相邻的第二金属贴片旋转90
°
获得；
15.所述4个所述第一金属的位置与所述4个所述第二金属的位置相匹配，所述4个所述第一金属的方形切角与所述4个所述第二金属的方形切角相匹配。
16.进一步，所述第一金属贴片的边长l1均为45mm，方形切角的长度l2均为8mm。
17.进一步，所述第二金属贴片的边长l3均为43mm，方形切角的长度l4均为10mm。
18.进一步，相邻的两个所述第一金属贴片的中心点之间的距离为100mm，相邻的两个所述第二金属贴片的中心点之间的距离为100mm。
19.进一步，所述第一金属贴片的中心点与所述第一介质基板中最近的边长的距离为50mm，所述第二金属贴片的中心点与所述第二介质基板中最近的边长的距离为50mm。
20.进一步，所述第一介质基板与所述第二介质基板之间的垂直距离为10mm，所述馈电孔的孔径半径为0.5mm。
21.进一步，所述第一介质基板和所述第二介质基板的介电常数均为2.2，介质损耗均为0.0009。
22.本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种双层贴片式圆极化微带天线，整体分为上下两层部分，上层部分与下层部分之间为空气层，天线结构简单，尺寸小，拥有较宽的工作带宽和较高的增益。
附图说明
23.本实用新型的上述和/或附加的方面和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：
24.图1是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的上层结构俯视图；
26.图3是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的下层结构俯视图；
27.图4是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的s11参数图；
28.图5是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的驻波比曲线图；
29.图6是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的e面和h面辐射方向图；
30.图7是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的轴比-相位曲线图；
31.图8是本实用新型实施例中圆极化微带贴片天线的轴比-频率曲线图。
32.附图标记：1-第一介质基板、2-第一金属贴片、3-第二介质基板、4-第二金属贴片、5-金属接地板、6-馈电孔。
具体实施方式
33.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
36.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
37.如图1所示，本实施例提供一种圆极化微带贴片天线，包括上层部分和下层部分，
上层部分包括第一介质基板1以及位于第一介质基板1的第一表面的第一金属贴片2，下层部分包括第二介质基板3、位于第二介质基板3的第一表面的第二金属贴片4以及位于第二介质基板3的第二表面的金属接地板5，第二介质基板3留有放置同轴线的馈电孔6，该天线馈电方式为同轴馈电。
38.进一步作为可选的实施方式，第一介质基板1的第一表面贴有4个第一金属贴片2，组成馈电网络；第二介质基板3的第一表面贴有4个第二金属贴片4，作为4个单元天线。
39.第一金属贴片2的形状为方形，且方形的第一金属贴片2的一对对角上设有方形切角；
40.参见图2，4个第一金属贴片2组成2行2列的阵列，阵列中任意一个第一金属贴片2可通过对相邻的第一金属贴片2旋转90
°
获得。
41.第二金属贴片4的形状为方形，且方形的第二金属贴片4的一对对角上设有方形切角；
42.参见图3，4个第二金属贴片4组成2行2列的阵列，阵列中任意一个第二金属贴片4可通过对相邻的第二金属贴片4旋转90
°
获得；
43.4个第一金属的位置与4个第二金属的位置相匹配，4个第一金属的方形切角与4个第二金属的方形切角相匹配。
44.参见图3，单元天线采用微带天线形式，并进行切角处理实现圆极化。每个贴片旋转90
°
放置，有利于优化轴比特性。馈电网络产生幅度相等，相位相差90
°
的四路信号，分别给四个单元天线馈电。将单元天线与馈电网络组合，最终得到的双层贴片式圆极化微带阵列天线模型如图1所示。
45.进一步作为可选的实施方式，第一介质基板1和第二介质基板3的材质均为rogers rt/duroid 5880。
46.进一步作为可选的实施方式，所述第一介质基板1和所述第二介质基板3的介电常数均为2.2，介质损耗均为0.0009。
47.进一步作为可选的实施方式，所述第一介质基板1与第二介质基板3的长宽l均为200mm，厚度均为1.5mm。
48.进一步作为可选的实施方式，所述第一介质基板1的第一表面与第二介质基板3的第一表面的垂直距离为10mm。
49.进一步作为可选的实施方式，所述第二介质基板3上的馈电孔的孔径半径为0.5mm。
50.参见图2，进一步作为可选的实施方式，所述第一金属贴片2的边长l1均为45mm，方形切角的长度l2均为8mm。
51.参见图3，进一步作为可选的实施方式，所述第二金属贴片4的边长l3均为43mm，方形切角的长度l4均为10mm。
52.进一步作为可选的实施方式，所述第一金属贴片2的中心点与所述第一介质基板1中最近的边长的距离为50mm，所述第二金属贴片4的中心点与所述第二介质基板3中最近的边长的距离为50mm。
53.进一步作为可选的实施方式，相邻两个第一金属贴片2的间距和相邻两个单元天线的间距d均为100mm。
54.本实施例采用电磁仿真软件ansys hfss 15.0进行仿真实验，所设计的双层贴片式圆极化微带阵列天线工作频率为2.45ghz。图4为该阵列天线的s11仿真结果，在所需工作频点2.45ghz对应的s11为-21.6db。图5为该阵列天线的驻波比曲线图，在所需工作频点2.45ghz对应的驻波比为1.18，天线驻波比≤2.0的带宽达到了723mhz，相对带宽约29.5％。天线具有良好的辐射特性，轴向增益达到了约14.8dbi。图6中的实线和虚线分别代表该阵列天线的e面和h面辐射方向图，两个面的波束宽度达到了30
°
左右。图7和图8为本实施例的双层贴片式圆极化微带阵列天线的轴比曲线图，可以看出，在2.45ghz，法向轴比达到了1.48db，且较宽带宽内轴比优于3db，圆极化辐射特性良好。
55.综上所述，本实施例的一种圆极化微带贴片天线相对于现有技术，具有有益效果为：一种双层贴片式圆极化微带阵列天线，整体分为上下两层部分，上层部分与下层部分之间为空气层。单元天线进行切角处理实现圆极化。每个贴片旋转90
°
放置来优化轴比特性。阵列天线馈电网络产生幅度相等，相位相差90
°
的四路信号，分别给四个单元天线馈电。采用该技术方案设计的天线相对带宽能达到29.5％或更高，轴向增益可以达到约14.8dbi。
56.以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。