一種雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線的制作方法
【專利摘要】一種雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，包括相互平行隔開設置的接地板、下層介質板以及上層介質板；接地板與下層介質板之間通過同軸饋電內導體探針連接；下層介質板的上表面并列設置有兩個下層輻射貼片，下層輻射貼片之間通過180°相移微帶線連接；通過從180°相移微帶線向上引出微帶線連接上饋電端口；下層介質板表面在180°相移微帶線的下方設置有下饋電端口，下饋電端口通過阻抗變換器與兩個下層輻射貼片下方引出的切角微帶連接線連接；上層介質板表面包括與兩個下層輻射貼片對應設置的上層輻射貼片，且下層輻射貼片與上層輻射貼片之間設置有開口向上的帶脊喇叭狀導向結構。本發明同時具有雙極化、頻帶寬、隔離度高的優點。
【專利說明】一種雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙極化微帶天線，具體涉及一種雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，特別適用于5.2GHz無線局域網。
【背景技術】
[0002]IEEE802.1la標準對應的頻率范圍為5.15-5.825GHz的無線局域網(WLAN)，由于其數據傳輸速率(72Mbps)遠大于IEEE802.1lb標準對應的頻率范圍為2.4-2.4835GHz的數據傳輸速率(IlMbps)，因此，研發工作于5.15-5.825GHz頻段的無線局域網天線有著潛在的廣闊需求。
[0003]微帶天線以其體積小、結構簡單、便于集成等優點獲得廣泛的應用。雙極化天線是一種新型的天線技術，主要利用極化分集技術，能有效應對多徑衰減效應并且增加信道容量，從而可以節省定向基站的天線數量。目前在無線局域網頻段的雙極化天線能夠同時達到高隔離度，較低副瓣，高增益以及小尺寸的較為少見。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種結構簡單，能夠同時滿足雙極化、頻帶寬以及隔離度高的微帶天線。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:包括相互平行隔開設置的接地板、下層介質板以及上層介質板；
[0006]所述的接地板與下層介質板之間通過同軸饋電內導體探針連接；所述的下層介質板的上表面并列設置有兩個下層輻射貼片，兩個下層輻射貼片之間通過180°相移微帶線連接；所述的下層介質板表面上通過從180°相移微帶線向上引出微帶線連接上饋電端口 ；所述的下層介質板表面在180°相移微帶線下方設置有下饋電端口，并且下饋電端口通過阻抗變換器與兩個下層輻射貼片下方引出的切角微帶連接線連接；所述的上層介質板表面包括與兩個下層輻射貼片對應設置的上層輻射貼片，且下層輻射貼片與上層輻射貼片之間設置有開口向上的帶脊喇叭狀導向結構。
[0007]所述的180°相移微帶線波長為中心頻率的二分之一。
[0008]所述的下層輻射貼片中心位置開設有用于連接帶脊喇叭狀導向結構底部的圓形缺口。
[0009]所述的帶脊喇叭狀導向結構與下層介質板上表面之間的距離為0.1mm。
[0010]所述的180°相移微帶線與下饋電端口之間設置有橫向隔離貼片。
[0011]所述的介質板尺寸為100X40X5mm，兩個下層福射貼片采用21X21mm的正方形貼片，圓形缺口的半徑為2mm，兩個上層福射貼片采用18.8X 18.8mm的正方形貼片，橫向隔離貼片的長度為28mm。
[0012]所述的上層輻射貼片四角對稱地切去四個正方形貼片。
[0013]所述的四個正方形貼片尺寸為2.4X2.4mm。
[0014]所述的180°相移微帶線向上引出連接上饋電端口的微帶線上設置有兩反向不等長的第一調節枝節與第二調節枝節。
[0015]所述的兩個上層輻射貼片之間設置有縱向隔離貼片。
[0016]與現有技術相比，本發明下饋電端口通過阻抗變換器對兩個輻射貼片饋電產生X方向極化，上饋電端口通過180°相移微帶線對兩個輻射貼片饋電產生Y方向極化。實驗測得本發明天線的工作頻段為4.75-6.25GHz，能夠覆蓋無線局域網頻段5.15-8.825GHz，天線相對帶寬能夠達到27%，端口間的隔離度大于25dB，下饋電端口通過阻抗變換器與兩個下層輻射貼片下方引出的切角微帶連接線連接，做切角處理后的微帶連接線能夠起到提高增益的作用，通過在下層輻射貼片與上層輻射貼片之間設置開口向上的帶脊喇叭狀導向結構，使下層輻射貼片的輻射場由集中部位引至邊緣及四角，并且導向結構的內部脊使貼片輻射效應弱的中心位置輻射效應得以強化，降低了帶內回波損耗，同時也使頻帶得到擴寬。本發明結構簡單，能夠有效提高通信系統的性能。
[0017]進一步的，本發明180°相移微帶線連接上饋電端口的微帶線上設置有兩反向不等長的第一調節枝節與第二調節枝節，能夠起到阻抗微調作用，針對阻抗不符合要求的頻段部分，在相應位置處增加相應枝節，微調作用非常明顯。
[0018]進一步的，本發明180°相移微帶線與下饋電端口之間設置有橫向隔離貼片，能夠增大饋電端口間的隔離度。
[0019]進一步的，本發明兩個上層輻射貼片之間設置有縱向隔離貼片，能夠增大輻射貼片之間的隔離度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1本發明天線結構的側視圖；
[0021]圖2本發明天線下層介質板的俯視圖；
[0022]圖3本發明天線上層介質板的俯視圖；
[0023]圖4本發明天線整體結構的俯視圖；
[0024]圖5本發明天線兩個饋電端口的回波損耗仿真圖；
[0025]圖6本發明天線兩個饋電端口的隔離度仿真圖；
[0026]圖7本發明天線在兩個極化面上的仿真增益曲線圖；
[0027]附圖中:1-接地板；2-下層介質板；3-上層介質板；4-下饋電端口 ；5_上饋電端口 ；6_下層福射貼片；7_第一調節枝節；8_第二調節枝節；9-180°相移微帶線；10_橫向隔離貼片；11_阻抗變換器；12_切角微帶連接線；13_圓形缺口 ；14_帶脊喇叭狀導向結構；15-橫縱向脊；16_上層輻射貼片；17_正方形貼片。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0029]參見圖1，本發明天線共具有三層結構，最下方為接地板1，接地板I上方依次為下層介質板2和上層介質板3，下層介質板2和上層介質板3均為FR4介質基板。接地板I與下層介質板2間的距離為2mm，上下兩層介質板間距離為2mm，介質板厚度為0.5mm。其中兩層介質板中間對稱設置有兩個帶脊喇叭狀導向結構14，帶脊喇叭狀導向結構14由橫縱向脊15組成，橫縱向脊15包括喇叭內部有橫向和縱向正中位置四處脊，喇叭外部另有兩處縱向脊。
[0030]參見圖2，本發明天線介質板尺寸為100X40X 5mm。下層介質板2中部對稱設置有兩塊21X21_的正方形下層福射貼片6，中心位置各截去一個半徑為2_的圓形缺口 13，用來連接其上的帶脊喇叭狀導向結構14。下層輻射貼片6之間通過180°相移微帶線9連接，180°相移微帶線9包括幾字形結構的四處90°拐角，幾字形結構的凹口向上，且四處90°拐角將180°相移微帶線9橫向分為三段，連接上饋電端口 5的微帶線從幾字形結構凹口的一側底端向上引出，180°相移微帶線9的長度為中心頻率5.4GHz對應波長的二分之一；下層介質板2上表面的上下兩處分別設置有與接地板通過同軸線相連的饋電端口。下饋電端口 4通過左右兩段階變矩形微帶構成的阻抗變換器11對兩塊下層輻射貼片6饋電，上饋電端口 5下方微帶線上加有兩段長短不一的枝節。上饋電端口 5通過兩條長度不同長度的第一調節枝節7與第二調節枝節8分別對左右兩塊福射貼片進行饋電。上饋電端口 5、下饋電端口 4間設置有尺寸為28mm的矩形長條貼片10。上饋電端口 5的Y方向極化是通過對右方輻射單元增加一段二分之一波長微帶線，使之與左方輻射單元產生一致輻射方向，將阻抗微調微帶置于上方饋電公共網絡中，該方式原理簡單，對頻率調節方便。
[0031]參見圖3，本發明上層介質板3上對稱設置有兩塊切去四角的正方形上層輻射貼片16，貼片尺寸為18.8X18.8mm，切去的四角為四個尺寸為2.4X2.4mm的正方形貼片17，兩個上層輻射貼片16之間設置有縱向隔離貼片18。
[0032]參見圖4，本發明上下兩層介質板中的貼片中心重合，上下兩層介質板的貼片是相對應設置的，采用同軸饋電方式，仿真時即考慮到實際饋電焊接方式，饋電處內芯周圍增加稍大的圓形貼片區域，盡可能使仿真結果與實際效果一致。
[0033]參見圖5，圖中Sll與S12分別對應本發明天線兩個饋電端口的回波損耗，從圖中能夠看出兩端口在4.75-6.25GHz頻率范圍內的回波損耗均小于_10dB，相對帶寬能夠達到27%。
[0034]參加圖6，圖中S12反映了本發明天線兩個饋電端口的隔離度，從圖中能夠看出，本發明天線的隔離度在4.75-6.25GHz范圍內大于25dB。
[0035]參見圖7，從圖中能夠看出，本發明天線在兩個極化方向上最大的增益達到了10.9dBi，副瓣抑制大于15dBo
[0036]本發明天線的工作頻段為4.75-6.25GHz，頻段覆蓋無線局域網(WLAN，5.2-5.8GHz)，相對帶寬達到27%。頻段增益達到1dBi以上，具有雙極化、頻帶寬、隔離度尚、尺寸小的優點。
【權利要求】
1.一種雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:包括相互平行隔開設置的接地板(I)、下層介質板(2)以及上層介質板(3); 所述的接地板(I)與下層介質板(2)之間通過同軸饋電內導體探針連接；所述的下層介質板(2)的上表面并列設置有兩個下層輻射貼片￠)，兩個下層輻射貼片(6)之間通過180°相移微帶線(9)連接；所述的下層介質板(2)表面上通過從180°相移微帶線(9)向上引出微帶線連接上饋電端口(5);所述的下層介質板(2)表面在180°相移微帶線(9)下方設置有下饋電端口(4)，并且下饋電端口(4)通過阻抗變換器(11)與兩個下層輻射貼片(6)下方引出的切角微帶連接線(12)連接；所述的上層介質板(3)表面包括與兩個下層輻射貼片(6)對應設置的上層輻射貼片(16)，且下層輻射貼片(6)與上層輻射貼片(16)之間設置有開口向上的帶脊喇叭狀導向結構(14)。
2.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的180°相移微帶線(9)波長為中心頻率的二分之一。
3.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的下層輻射貼片(6)中心位置開設有用于連接帶脊喇叭狀導向結構(14)底部的圓形缺口(13)。
4.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的帶脊喇叭狀導向結構(14)與下層介質板(2)上表面之間的距離為0.1mm。
5.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的180°相移微帶線(9)與下饋電端口(4)之間設置有橫向隔離貼片(10)。
6.根據權利要求5所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的介質板尺寸為100 X 40 X 5mm，兩個下層福射貼片(6)采用21 X 21mm的正方形貼片，圓形缺口(13)的半徑為2mm，兩個上層輻射貼片(16)采用18.8 X 18.8mm的正方形貼片，橫向隔離貼片(10)的長度為28mm。
7.根據權利要求1或5所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的上層輻射貼片(16)四角對稱地切去四個正方形貼片(17)。
8.根據權利要求7所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的四個正方形貼片(17)尺寸為2.4X2.4mm。
9.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的180°相移微帶線(9)向上引出連接上饋電端口(5)的微帶線上設置有兩反向不等長的第一調節枝節(X)與第二調節枝節(8)。
10.根據權利要求1所述的雙極化寬頻帶高隔離度的微帶天線，其特征在于:所述的兩個上層輻射貼片(16)之間設置有縱向隔離貼片(18)。
【文檔編號】H01Q21/24GK104518282SQ201410816737
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】周宇香, 鄢澤洪, 樊芳芳, 張天齡, 費冬亮, 范彬彬, 朱戰發, 楊曉強, 王金輝 申請人:西安電子科技大學