[發(fā)明專利]一種具有帶寬拓展特性的低剖面圓極化介質貼片天線

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• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111525246A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 陳建新;唐世昌
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01P7/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明提供了一種具有帶寬拓展特性的低剖面圓極化介質貼片天線，包括：下介質基板，下表面設置微帶饋線；金屬地，設置在所述下介質基板的上表面；上介質基板，設置在所述金屬地的上表面；以及介質貼片，設置在所述上介質基板的上表面，所述介質貼片上設置空氣孔。本發(fā)明的低剖面圓極化介質貼片天線，在保持所述介質貼片天線的低剖面優(yōu)勢的情況下，通過在所述介質貼片上適當?shù)奈恢靡肟諝饪祝缫曅缘靥岣呓橘|貼片諧振器的兩對簡并模式(即TM₁₀₁和TM₀₁₁，TM₁₂₁和TM₂₁₁)的頻率并將它們拉近，從而有效地拓展了天線的帶寬。

技術領域

本發(fā)明涉及天線技術領域，具體涉及一種具有帶寬拓展特性的低剖面圓極化介質貼片天線。

背景技術

在現(xiàn)代無線通信中，金屬貼片天線和介質諧振器天線是被廣泛應用的兩種天線。金屬貼片天線有許多優(yōu)點，例如，比介質諧振器天線具有更低的剖面高度和更高的增益(由于介質諧振器天線是多面輻射)。目前已經開發(fā)了很多技術來實現(xiàn)圓極化金屬貼片天線，因為在衛(wèi)星導航和移動通信系統(tǒng)中，圓極化天線不僅表現(xiàn)出良好的抗多徑傳播能力，而且很大程度上能夠改善收發(fā)信號時天線間的極化適配問題。但是隨著較低頻譜變得擁擠，射頻前端的工作頻率不斷攀升，甚至達到毫米波頻段，金屬貼片天線的導體損耗嚴重，這將導致天線輻射效率的降低。在這種情況下，導體損耗接近于零的介質諧振器天線變得更具有吸引力，而圓極化介質諧振器天線也因此成為人們研究的焦點。

為了進一步滿足未來無線通信中對更高數(shù)據(jù)速率和更大信息容量的需求，過去的幾十年里，已有拓展圓極化介質諧振器天線的軸比帶寬的方法解決上述問題。但值得注意的是，上述解決方案都是通過介質諧振器的上表面及側面進行輻射，這會導致此類天線的增益相較于金屬貼片天線而言普遍偏低。同時，隨著通信系統(tǒng)向著小型化的發(fā)展趨勢，在一定程度上，傳統(tǒng)介質諧振器天線的應用將受到其較高剖面的限制。

發(fā)明內容

為了克服上述技術缺陷，本發(fā)明提供一種具有帶寬拓展特性的低剖面圓極化介質貼片天線，在保持所述介質貼片天線的低剖面優(yōu)勢的情況下，通過在所述介質貼片上適當?shù)奈恢靡肟諝饪祝缫曅缘靥岣呓橘|貼片諧振器的兩對簡并模式(即TM₁₀₁和TM₀₁₁，TM₁₂₁和TM₂₁₁)的頻率并將它們拉近，從而有效地拓展了天線的帶寬。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的一種技術方案是：

一種具有帶寬拓展特性的低剖面圓極化介質貼片天線，包括：下介質基板，下表面設置微帶饋線；金屬地，設置在所述下介質基板的上表面；上介質基板，設置在所述金屬地的上表面；以及介質貼片，設置在所述上介質基板的上表面，所述介質貼片上設置空氣孔。

進一步地，四個所述空氣孔相對于所述介質貼片的中心對稱設置，所述空氣孔貫穿所述介質貼片。

進一步地，所述微帶饋線包括50Ω的傳輸線以及λ/4阻抗變換線，所述50Ω的傳輸線的一端設置于輸入端口處，所述50Ω的傳輸線的另一端與所述λ/4阻抗變換線連接，所述λ/4阻抗變換線遠離所述輸入端口

進一步地，所述50Ω的傳輸線與所述λ/4阻抗變換線同軸線設置，所述50Ω的傳輸線(21)的軸線位于所述介質貼片(5)的垂直中分面上。

進一步地，所述金屬地上設有交叉耦合縫隙，所述交叉耦合縫隙包括第一矩形縫隙以及第二矩形縫隙，所述第一矩形縫隙的長邊與所述第二矩形縫隙的長邊相互垂直，所述金屬地的中心、所述介質貼片的中心、所述第一矩形縫隙的中心與所述第二矩形縫隙的中心重合。

進一步地，所述第一矩形縫隙的長邊大于所述第二矩形縫隙的長邊，所述第一矩形縫隙的長邊與所述50Ω的傳輸線的軸線成45°夾角。

進一步地，所述微帶饋線以及所述金屬地通過刻蝕工藝設置在所述下介質基板的兩面。