一種低剖面的偶極子天線的制作方法

本發明涉及微波通信領域，尤其涉及一種低剖面的偶極子天線。

背景技術：

一般而言，偶極子天線的阻抗匹配帶寬較窄，且和大地之間的間距需滿足λ0/4，當高度降低時，會嚴重影響天線的輻射阻抗、增益以及天線的阻抗匹配性能，這不利于偶極子天線在實際中的運用。通常用來降低天線剖面高度的技術主要是人工磁導體技術、電磁帶隙技術和高阻面技術，但其周期性結構使得其加工復雜、且天線面積大。所以，小尺寸低剖面偶極子天線就顯得十分重要了。

另外，隨著通信技術的快速發展，對天線的集成化和小型化的要求日益提高，集成多種功能的天線已成為了一種發展趨勢。在大多數無線通信系統中，接收天線后面總會跟著一個帶通濾波器，分別用來實現輻射功能和帶外抑制功能。因此，將天線和濾波器集成就顯得十分重要了，不僅能使得該天線具有輻射性能和帶外抑制性能，而且能有效減小整體尺寸，降低濾波器所帶來的損耗，改善通帶邊緣的匹配，提高整體的效率。目前濾波天線的實現主要有濾波器和天線共用阻抗變換器、天線作為濾波器的最后一階諧振器、濾波器嵌入到天線的回路中和天線自身產生輻射零點等形式。然而目前尚未有基于偶極子的濾波天線。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種低剖面的偶極子天線。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種低剖面的偶極子天線，包括設置有偶極子的上層結構、設置有金屬地的下層結構，還包括中間層結構，所述中間層結構設置有與饋電結構連接半波長開路諧振器用于將微波信號耦合到所述偶極子。

在本發明所述的低剖面的偶極子天線中，所述中間層結構還包括自所述半波長開路諧振器的中心位置向外延伸形成的短路枝節其與金屬地連接。

在本發明所述的低剖面的偶極子天線中，所述短路枝節的遠離所述半波長開路諧振器的自由端通過一金屬化過孔與下層結構的金屬地連通。

在本發明所述的低剖面的偶極子天線中，半波長開路諧振器上設置一焊盤，所述饋電結構為固定在下層結構上的同軸饋線所述焊盤連接且正對設置。

在本發明所述的低剖面的偶極子天線中，所述偶極子包括相互分離且端部正對設置的兩根互為鏡像的金屬條，所述半波長開路諧振器為一根金屬條，且偶極子的兩根金屬條的鏡像面與半波長開路諧振器的金屬條的中分面重合。

在本發明所述的低剖面的偶極子天線中，上層結構設置在第一基板的上表面，中間層結構和下層結構分別設置在第二基板的上表面和下表面。

實施本發明的低剖面的偶極子天線，具有以下有益效果：本發明增加了中間層結構，中間層結構設置有與饋電結構連接的半波長開路諧振器，其可以將微波信號耦合到所述偶極子，實現了天線的低剖面結構，拓展了帶寬，并提高了其高端帶外抑制水平；進一步地，還可以在中間層結構上設置短路枝節，產生了頻率低端輻射零點，提高天線的低端帶外抑制水平，實現天線濾波功能。因此，與傳統的實現偶極子天線的低剖面技術相比，本發明能夠在不增加天線尺寸的基礎上，實現天線的低剖面設計，并且獲得濾波性能，帶寬較相同厚度的傳統偶極子天線也有所提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖：

圖1是本發明的較佳實施例的剖面結構示意圖；

圖2是本發明的較佳實施例中的上層結構的示意圖；

圖3是本發明的較佳實施例中的中間層結構的示意圖；

圖4是本發明的偶極子天線實測傳輸響應和輻射響應示意圖；

圖5是本發明的偶極子天線的實測方向圖。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的典型實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。

本發明總的思路是：增加中間層結構，中間層結構設置與饋電結構連接的半波長開路諧振器，其可以將微波信號耦合到所述偶極子，實現了天線的低剖面結構，拓展了帶寬，并提高了其高端帶外抑制水平；進一步地，還可以在中間層結構上設置短路枝節，產生了頻率低端輻射零點，提高天線的低端帶外抑制水平，實現天線濾波功能。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明，應當理解本發明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不沖突的情況下，本發明實施例以及實施例中的技術特征可以相互組合。

參考圖1-3，圖1是本發明的較佳實施例的剖面結構示意圖；圖2是本發明的較佳實施例中的上層結構的示意圖；圖3是本發明的較佳實施例中的中間層結構的示意圖。

較佳實施例中，偶極子天線包括自上往下依次包括上層結構1、中間層結構2、下層結構3。具體的，上層結構1設置在第一基板100的上表面，中間層結構2和下層結構3分別設置在第二基板200的上表面和下表面。

具體的，下層結構3設置金屬地，上層結構1設置偶極子4。參考圖2，所述偶極子4包括相互分離且端部正對設置的兩根互為鏡像的金屬條。

其中，中間層結構2設置與饋電結構連接的半波長開路諧振器7，其可以將微波信號耦合到所述偶極子4。所述半波長開路諧振器7具體為一根金屬條，且半波長開路諧振器7的金屬條的中分面與偶極子4的兩根金屬條的鏡像面重合。

通過對半波長開路諧振器7進行饋電，將微波信號耦合到上層結構1中的偶極子4，從而實現了該天線的輻射。半波長開路諧振器7的加入引入了與偶極子4的耦合，從而降低了偶極子4對金屬地反射路徑上的相位需求，因此實現了天線的低剖面設計。同時，該諧振器的加入使得在增益曲線上出現了一個高端輻射零點，從而提高了天線的高端帶外抑制水平。

其中，所述饋電結構為固定在下層結構3上的同軸饋線8。由于同軸饋線8的端部比半波長開路諧振器7的金屬條的寬度要寬，所以可以在半波長開路諧振器7的金屬條上設置一焊盤6，同軸饋線8與焊盤6正對設置，且同軸饋線8在穿設第二基板200后與所述焊盤6連接，從而實現給半波長開路諧振器7饋電。

優選的，本實施例所述中間層結構2還包括自所述半波長開路諧振器7的中心位置向外延伸形成的短路枝節5，短路枝節5與所述金屬地連接。短路枝節5的延伸方向并不做限制，本實施例中短路枝節5的延伸方向與半波長開路諧振器7的延伸反向垂直。

具體的，本實施例中為了實現短路枝節5的短路，短路枝節5的遠離所述半波長開路諧振器7的自由端通過一金屬化過孔51與下層結構3的金屬地連通，其中，金屬化過孔51穿設第二基板200。

短路枝節5可用來在增益曲線產生和控制低端輻射零點，從而提高了天線的低端帶外抑制水平。對于匹配帶寬，可通過調控偶極子4和半波長開路諧振器7之間的耦合來調控，調節偏離半波長開路諧振器7中心的距離的饋電結構即可調整天線的匹配。

根據以上思路，第一、第二基板均采用介電常數為3.38，損耗角為0.0027的ro003c基板設計天線，天線的實測傳輸響應和輻射響應如圖2所示，可見其工作在2.6ghz，在中心頻率處的增益為8dbi，10db匹配帶寬為220mhz。圖3是在2.6ghz處的天線測試方向圖，其中的左圖為xoz面輻射方向圖，其中的右圖為yoz面輻射方向圖，可見天線的交叉極化小于-20db。

綜上所述，實施本發明的低剖面的偶極子天線，具有以下有益效果：本發明增加了中間層結構，中間層結構設置有與饋電結構連接的半波長開路諧振器，其可以將微波信號耦合到所述偶極子，實現了天線的低剖面結構，拓展了帶寬，并提高了其高端帶外抑制水平；進一步地，還可以在中間層結構上設置短路枝節，產生了頻率低端輻射零點，提高天線的低端帶外抑制水平，實現天線濾波功能。因此，與傳統的實現偶極子天線的低剖面技術相比，本發明能夠在不增加天線尺寸的基礎上，實現天線的低剖面設計，并且獲得濾波性能的，帶寬較相同厚度的傳統偶極子天線也有所提高。

詞語“相等”、“重合”或者其他類似的用語，不限于數學術語中的絕對相等或相同，在實施本專利所述權利時，可以是工程意義上的相近或者在可接受的誤差范圍內。“相連”或“連接”，不僅僅包括將兩個實體直接相連，也包括通過具有有益改善效果的其他實體間接相連。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。