[發明專利]柱狀雙頻全向天線

在審

• 申請號: 201710090424.5
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN107069239A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 唐濤;汪江宇
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H01Q21/30
• 分類號: H01Q21/30;H01Q1/38;H01Q1/52;H01Q19/10;H01Q1/48
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李順德

技術領域

本發明涉及微帶天線，特別涉及一種微帶天線陣列，具體來說是一種柱狀雙頻全向微帶天線系統。

背景技術

微帶天線是一種常見天線，由于其體積小，重量輕，易生產，易共形，易集成，所以目前被廣泛使用。

微帶天線是在介質基板正面用光刻腐蝕或其他方法制成一定形狀的導電貼片(通常由金屬箔片或導電涂層構成)，作為微帶天線的輻射元件，就構成了最簡單的微帶天線單元。導電貼片常見的形狀有矩形和圓形，導電貼片的尺寸決定了天線的工作頻段。大多數微帶天線單元還包括一些耦合元件、隔離元件，有些還在介質基板背面附上導電薄層作為接地面，用于改善天線性能和增加一些功能。輻射元件的饋電可以采用微帶線、同軸探針或者耦合縫等。通常，這些耦合元件、隔離元件或微帶線等也是由各種形狀的金屬箔片或導電涂層構成。

由同軸線饋電的微帶天線工作原理是：導電貼片相當于一個電感電容并聯諧振電路，通過同軸探針把電磁波饋到導電貼片上，導電貼片產生電磁諧振，把電磁波能量輻射出去。

對于同軸線饋電的微帶天線，需要確定同軸探針饋點的位置，饋點的位置會影響天線的輸入阻抗，在微帶天線系統應用中通常是使用50Ω的標準阻抗，因此需要確定饋點的位置使天線的輸入阻抗等于50Ω。

對于矩形導電貼片，微帶天線的諧振頻率由導電貼片的寬度決定的，其寬度等于諧振頻率的二分之一波長。在這里，諧振頻率就是微帶天線工作的中心頻率。

為了實現全向輻射，現有技術的全向天線通常采用移相器、定向耦合器等方式，或者相控陣天線來實現。現有技術的雙頻天線是通過在單一貼片上開槽、縫等實現，并通過去耦網絡、寄生單元、接地面缺陷結構、歸一化技術等提高端口之間隔離度。如果要構成天線陣列，通常陣列中每個單元都需要單獨配置反射板。

現有技術的缺點主要是，移相器、定向耦合器等附加結構會增大天線的尺寸和設計成本。相控天線陣結構復雜。單一貼片實現雙頻段，頻段之間距離不能太遠，工作頻段不好控制。去偶網絡增加天線成本和尺寸，接地面缺陷提高隔離度的方法使得后向輻射增大，天線增益減小，隔離效果不佳。近距離的情況下，寄生單元的只要發生細微的變化就會對耦合電流產生很大的影響，這使得能采用這種方法降低耦合的天線的種類十分受限。單獨配置反射板將會增加天線重量，使天線結構復雜化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種柱狀雙頻全向天線，以簡單的柱狀立體結構，實現微帶天線輻射全方向覆蓋。

本發明解決所述技術問題，采用的技術方案是，柱狀雙頻全向天線，由介質基板圍成的棱柱構成，所述介質基板背面為接地面，所述介質基板正面布置有微帶天線單元，所述接地面相互連接構成所述棱柱的內表面，所述介質基板正面為所述棱柱外表面；所述微帶天線單元包括第一輻射元件、第二輻射元件和微帶隔離元件，所述第一輻射元件和第二輻射元件具有不同的工作頻段。

本發明的柱狀雙頻全向天線，利用介質基板圍成的棱柱構成，棱柱外表面的微帶天線單元實現了360°全向輻射。棱柱內表面的接地面構成了微帶天線的反射板，微帶天線單元中兩個具有不同的工作頻段的獨立輻射元件實現了雙頻工作模式。微帶隔離元件增強了兩個輻射元件的隔離度，雙頻配置更加靈活，工作頻段選擇也更自由。

優選的，所述棱柱為由三塊結構相同的介質基板構成的正三棱柱。

該方案以一種最簡單的棱柱實現了全向輻射，兩個相鄰介質基板背面的接地面構成另一個介質基板正面天線單元的反射板，三個介質基板正面的天線單元輻射角度只要≥120°就能夠實現360°全向輻射。具有結構簡單、穩定，成本低廉的優點。

優選的，所述棱柱為由四塊結構相同的介質基板構成的正四棱柱。

正四棱柱也是一種結構比較簡單的棱柱，同樣具有低成本的優勢。

進一步的，所述接地面、第一輻射元件、第二輻射元件和微帶隔離元件由金屬箔片構成。

本方案的柱狀雙頻全向天線，可以采用雙面印刷電路板(PCB)構成棱柱。雙面印刷電路板背面的覆銅板就可以構成接地面，正面的覆銅板可以采用光刻、蝕刻等工藝制作輻射元件和隔離元件等，具有取材方便，制造工藝成熟，成本低的優點。

進一步的，所述接地面、第一輻射元件、第二輻射元件和微帶隔離元件由導電涂層構成。

該方案可以采用通過噴涂、印刷等工藝，在介質基板上形成導電涂層，構成本發明的接地面、輻射元件和微帶隔離元件，可以選用陶瓷介質基板、有機介質基板等材料制作天線，是也是一種工藝成熟的微帶電路加工技術。

進一步的，所述第一輻射元件和/或第二輻射元件通過同軸線饋電。