一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，依次包括：第一金屬層、矩形的介質(zhì)基板、空氣介質(zhì)層和第二金屬層；第一金屬層為周期性電路，第二金屬層為接地層；第一金屬層周期性電路包括三個周期單元和微帶饋線，每個周期單元包括依次相連的矩形輻射貼片、金屬折疊線和虛擬地，微帶饋線與相鄰的矩形輻射貼片直接相連，在每個矩形輻射貼片的下方設(shè)有一個金屬過孔，金屬過孔通過介質(zhì)基板、空氣介質(zhì)層連接到第二金屬層；第二金屬層蝕刻有三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。將金屬折疊線、金屬過孔、互補諧振環(huán)相結(jié)合使用，天線具有全向輻射特性；適用于無線局域網(wǎng)系統(tǒng)或者小型化基站天線所，結(jié)構(gòu)簡單，體積小型化、成本低。
【專利說明】一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進步和電子工業(yè)的飛速發(fā)展，無線通信技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，給人們之間的交流帶來了很大的便利，其中天線在無線通信系統(tǒng)中占據(jù)了重要的位置。隨著無線移動設(shè)備的體積越來越小、越來越便于攜帶，天線的性能除了要滿足重量輕、制作簡單、成本低的特性要求，還要滿足體積小、全向性的特點，目前復(fù)合左右手傳輸線已經(jīng)成為電磁研究領(lǐng)域中的一個熱點，我們可以利用其零階諧振特性來設(shè)計出體積更小的天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，利用復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的零階諧振特性，在實現(xiàn)全向輻射的同時并滿足天線小型化的要求。
[0004]為了解決上述問題，采用以下技術(shù)方案:
一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述微帶天線包括:矩形的介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上層的第一金屬層、介質(zhì)基板下層的空氣介質(zhì)層、和空氣介質(zhì)層下層的第二金屬層；其中，第一金屬層為周期性電路，第二金屬層為接地層；第一金屬層周期性電路包括三個周期單元和微帶饋線，每個周期單元包括依次相連的矩形輻射貼片、金屬折疊線和虛擬地，微帶饋線與相鄰的矩形輻射貼片直接相連，在每個矩形輻射貼片的下方設(shè)有一個金屬過孔，金屬過孔通過介質(zhì)基板、空氣介質(zhì)層連接到第二金屬層；第二金屬層蝕刻有三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，每個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)包括開口向下的第一 U型刻槽和開口向上的第二U型刻槽，第一 U型刻槽倒插于第二 U型刻槽內(nèi)部將金屬過孔扣于中間。
[0005]所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:相鄰矩形輻射貼片之間相互稱合實現(xiàn)串聯(lián)電容，介質(zhì)基板上層的第一金屬層與空氣介質(zhì)層下層的第二金屬層實現(xiàn)并聯(lián)電容，連接于介質(zhì)基板上層矩形輻射貼片和第二金屬層之間的金屬過孔實現(xiàn)并聯(lián)電感，金屬折疊線將矩形輻射貼片與虛擬地相連實現(xiàn)并聯(lián)電感，第二金屬層上的三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并聯(lián)電感，從而在介質(zhì)基板上構(gòu)成復(fù)合左右手傳輸線，形成零階諧振天線。通過在介質(zhì)基板和第二金屬層之間添加空氣介質(zhì)層來增加金屬過孔的高度，提高并聯(lián)電感的大小，從而使天線的零階諧振頻率更小。
[0006]作為優(yōu)選方案，所述微帶天線的諧振為2.4GHz，相對帶寬為4.6%。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板的長度不大于諧振時工作波長的1/6。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板材質(zhì)為聚四氟乙烯，介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為
0.002，厚度為 0.7mm。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述第一金屬層和第二金屬層為覆銅板，厚度為0.07mm。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述矩形輻射貼片長L=6mm、寬W=6mm，相鄰矩形輻射貼片之間的間隙 d=0.2mm。
[0011]作為優(yōu)選方案,所述金屬過孔半徑為r=lmm ;金屬折疊線的線寬為0.2mm,相鄰金屬折疊線的間距為0.2mm。
[0012]有益效果是:本發(fā)明提供的一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，將金屬折疊線、金屬過孔、互補諧振環(huán)相結(jié)合使用，天線具有全向輻射特性；通過調(diào)節(jié)天線的一些參數(shù)，可以調(diào)節(jié)天線的諧振頻率；天線的零階諧振頻率更小，適用于無線局域網(wǎng)系統(tǒng)或者小型化基站天線所，結(jié)構(gòu)簡單，體積小型化、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線的立體圖；
圖2是圖1的頂層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1的底層結(jié)構(gòu)不意圖；
圖4是本發(fā)明基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線的回波損耗圖；
圖5是本發(fā)明基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線的方向圖；
圖6是本發(fā)明的等效電路圖。
[0014]圖中:介質(zhì)基板1、矩形輻射貼片2、微帶饋線3、金屬過孔4、金屬折疊線5、空氣介質(zhì)層6、虛擬地7、第二金屬層8、第一 U型刻槽9、第二 U型刻槽10。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0016]如圖1至圖3所示，為一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，包括:矩形的介質(zhì)基板1、介質(zhì)基板I上層的第一金屬層、介質(zhì)基板I下層的空氣介質(zhì)層6、和空氣介質(zhì)層6下層的第二金屬層8 ;其中，第一金屬層為周期性電路，第二金屬層8為接地層；第一金屬層周期性電路包括三個周期單元和微帶饋線3，每個周期單元包括依次相連的矩形輻射貼片2、金屬折疊線5和虛擬地7，微帶饋線3與相鄰的矩形輻射貼片直接相連，在每個矩形輻射貼片2的下方設(shè)有一個金屬過孔4，金屬過孔4通過介質(zhì)基板1、空氣介質(zhì)層6連接到第二金屬層8 ;第二金屬層8蝕刻有三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，諧振環(huán)結(jié)構(gòu)包括開口向下的第一 U型刻槽9和開口向上的第二 U型刻槽10，第一 U型刻槽9倒插于第二 U型刻槽10內(nèi)部將金屬過孔4扣于中間。
[0017]所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，相鄰矩形輻射貼片之間相互耦合實現(xiàn)串聯(lián)電容，介質(zhì)基板I上層的第一金屬層與空氣介質(zhì)層6下層的第二金屬層8實現(xiàn)并聯(lián)電容，連接于介質(zhì)基板上層矩形輻射貼片2和第二金屬層8之間的金屬過孔4實現(xiàn)并聯(lián)電感，金屬折疊線5將矩形輻射貼片2與虛擬地7相連實現(xiàn)并聯(lián)電感，第二金屬層上的三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并聯(lián)電感，從而在介質(zhì)基板I上構(gòu)成復(fù)合左右手傳輸線，形成零階諧振天線。
[0018]作為優(yōu)選方案，介質(zhì)基板I材質(zhì)為聚四氟乙烯，介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為
0.002,厚度為0.7mm。第一金屬層和第二金屬層8為覆銅板,厚度為0.07mm。矩形福射貼片2長L=6mm、寬W=6mm,相鄰矩形福射貼片2之間的間隙d=0.2mm ;金屬過孔4半徑為r=lmm ；金屬折疊線的線寬為0.2mm,相鄰金屬折疊線5的間距為0.2mm。[0019]基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其諧振頻率由串聯(lián)電容、并聯(lián)電容、串聯(lián)電感及并聯(lián)電感決定，復(fù)合左右手傳輸線的等效電路圖如圖6所示。本發(fā)明利用復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)理論，設(shè)計了一種新型雙層介質(zhì)微帶天線，通過在介質(zhì)基板I下方添加一層空氣介質(zhì)層6、第二金屬層8蝕刻互補諧振環(huán)以及在矩形輻射貼片2連接金屬折疊線5，來改變天線的串聯(lián)電容、自身串聯(lián)電感、并聯(lián)電容及并聯(lián)電感，從而可以靈活調(diào)整天線的諧振頻率。
[0020]如圖4所示，為本實施例的回波損耗曲線圖，作為優(yōu)選方案，所述微帶天線的諧振為2.4GHz，相對帶寬為4.6% ;介質(zhì)基板I的長度不大于諧振時工作波長的1/6。
[0021]如圖5所示，為本實施例的方向圖。在E面(xoz面)，該天線的輻射輻射方向圖類似于8字形；在!1面(yoz面)，天線具有很好的全向輻射特性。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述微帶天線包括:矩形的介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上層的第一金屬層、介質(zhì)基板下層的空氣介質(zhì)層、和空氣介質(zhì)層下層的第二金屬層； 其中，第一金屬層為周期性電路，第二金屬層為接地層；第一金屬層周期性電路包括三個周期單元和微帶饋線，每個周期單元包括依次相連的矩形輻射貼片、金屬折疊線和虛擬地，微帶饋線與相鄰的矩形輻射貼片直接相連，在每個矩形輻射貼片的下方設(shè)有一個金屬過孔，金屬過孔通過介質(zhì)基板、空氣介質(zhì)層連接到第二金屬層；第二金屬層蝕刻有三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)，每個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)包括開口向下的第一 U型刻槽和開口向上的第二 U型刻槽，第一 U型刻槽倒插于第二 U型刻槽內(nèi)部將金屬過孔扣于中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:相鄰矩形輻射貼片之間相互耦合實現(xiàn)串聯(lián)電容，介質(zhì)基板上層的第一金屬層與空氣介質(zhì)層下層的第二金屬層實現(xiàn)并聯(lián)電容，連接于介質(zhì)基板上層矩形輻射貼片和第二金屬層之間的金屬過孔實現(xiàn)并聯(lián)電感，金屬折疊線將矩形輻射貼片與虛擬地相連實現(xiàn)并聯(lián)電感，第二金屬層上的三個互補諧振環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)并聯(lián)電感，從而在介質(zhì)基板上構(gòu)成復(fù)合左右手傳輸線，形成零階諧振天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述微帶天線的諧振為2.4GHz，相對帶寬為4.6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述介質(zhì)基板的長度不大于諧振時工作波長的1/6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述介質(zhì)基板材質(zhì)為聚四氟乙烯，介電常數(shù)為2.65，損耗角正切為0.002，厚度為0.7mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述第一金屬層和第二金屬層為覆銅板，厚度為0.07mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述矩形福射貼片長L=6mm、寬W=6mm,相鄰矩形福射貼片之間的間隙d=0.2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合左右手傳輸線的微帶天線，其特征在于:所述金屬過孔半徑為r=lmm ;金屬折疊線的線寬為0.2mm,相鄰金屬折疊線的間距為0.2mm。
【文檔編號】H01Q13/08GK103490160SQ201310477717
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】齊本勝, 李昕昕, 施君娟, 苗紅霞 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)