本實用新型涉及天線技術領域，具體地，涉及一種圓極化微帶天線。

背景技術：

圓極化微帶天線具有抗衰退抗雨霧干擾、能夠接受任意方向以及任意極化的來波等特點，圓極化微帶天線主要采用單饋法進行饋電，結構簡單、易于加工，適用于諸如車載設備、微信通信等方向。但是，傳統(tǒng)的微帶天線其軸比帶寬往往在1％左右，現(xiàn)有技術中拓展天線軸比帶寬的方法主要有：一是采用耦合饋電，共面波導饋電，L型探針饋電等方式能夠將軸比帶寬增加至30％左右，但是一般增益較低且其結構不易于加工制造；二是在輻射貼片上方增加寄生貼片，利用多諧振原理增加阻抗帶寬和軸比帶寬，但是天線總體剖面高度有所增加；三是在輻射貼片上增加多種微擾結構，在貼片表面形成多個電流路徑，使帶寬增加，這種方法結構復雜，設計自由度高。因此，設計一種低剖面、且阻帶帶寬和軸比帶寬均符合需求的圓極化微帶天線具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種低剖面高度且能夠提高軸比帶寬的圓極化微帶天線。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種圓極化微帶天線，包括：介質基板，包括相對的第一表面和第二表面；第一輻射貼片，貼設于所述介質基板的第一表面；第二輻射貼片，嵌設于所述介質基板中，并與所述第一輻射貼片平行設置；接地板，貼設于所述介質基板的第二表面；以及同軸電纜，穿設于所述介質基板和所述第二輻射貼片以連接于所述第一輻射貼片。

可選地，所述第二輻射貼片位于所述介質基板的1/2厚度處。

可選地，所述第一輻射貼片為具有兩個第一切角的正方形貼片，該兩個第一切角位于所述第一輻射貼片的第一對角線上；所述第二輻射貼片為具有兩個第二切角的正方形貼片，該兩個第二切角位于所述第二輻射貼片的第一對角線上；所述第一切角與所述第二切角在所述介質基板的厚度方向上對齊。

可選地，所述第一輻射貼片上開設有兩個圓形孔和位于該兩個圓形孔之間的類十字形孔，所述兩個圓形孔位于所述第一輻射貼片的第二對角線上，所述類十字形孔包括矩形孔和與該矩形孔連通的兩個三角形孔，所述矩形孔的中心與所述第一輻射貼片的中心重合，所述兩個三角形孔緊貼于所述矩形孔的兩個長邊；所述第二輻射貼片上開設有兩個方形孔，該兩個方形孔位于所述第二輻射貼片的第二對角線上；所述圓形孔的中心與所述方形孔的中心在所述介質基板的厚度方向上對齊。

可選地，所述矩形孔的長邊與所述第一輻射貼片的第一對角線平行，所述三角形孔為等腰三角形孔。

可選地，所述第一輻射貼片的一對邊緣上分別形成有長度相同且寬度不同三個矩形切槽。

可選地，所述介質基板和所述接地板為正方形結構，且二者的尺寸相同。

可選地，所述同軸電纜包括內(nèi)導體、外導體和設置在內(nèi)導體和外導體之間的絕緣層，所述內(nèi)導體穿過所述介質基板和所述第二輻射貼片以與所述第一輻射貼片相連接，所述外導體與所述接地板相連接。

通過上述技術方案，將第二輻射貼片嵌設于介質基板中，在不增加天線剖面高度的前提下，利用第一輻射貼片和第二輻射貼片、以及兩層貼片之間的近場耦合，該圓極化微帶天線的軸比帶寬得到較寬的提升。

本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實用新型提供的圓極化微帶天線的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型提供的圓極化微帶天線的左視圖；

圖3是本實用新型提供的圓極化微帶天線第一輻射貼片的俯視圖；

圖4是本實用新型提供的圓極化微帶天線第一輻射貼片的俯視圖；

圖5是本實用新型提供的圓極化微帶天線第二輻射貼片的俯視圖；

圖6是本實用新型提供的圓極化微帶天線第二輻射貼片的俯視圖；

圖7是仿真本實用新型提供的圓極化微帶天線的阻抗匹配圖；

圖8是仿真本實用新型提供的圓極化微帶天線的軸比圖；

圖9是仿真本實用新型提供的圓極化微帶天線中心頻點的方向圖；

圖10是仿真本實用新型提供的圓極化微帶天線中心頻點的方向圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“寬度方向、長度方向、厚度方向”通常是指相應附圖中坐標軸中“X軸、Y軸、Z軸”所指的方向。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種圓極化微帶天線，包括介質基板4，第一輻射貼片1、第二輻射貼片2、接地板3以及同軸電纜5，其中，該介質基板4形成有相對的第一表面和第二表面，第一輻射貼片1貼設于該介質基板4的第一表面，第二輻射貼片2嵌設于介質基板4中，并與第一輻射貼片1平行設置，接地板3貼設于介質基板的第二表面，同軸電纜5穿過介質基板4和第二輻射貼片2，連接于第一輻射貼片1。通過上述技術方案，在不增加天線剖面高度的前提下，利用兩層輻射貼片以及貼片之間的近場耦合以拓展天線的軸比帶寬，該圓極化微帶天線能夠在較寬的頻帶范圍內(nèi)產(chǎn)生具有三個諧振峰的軸比曲線，并且圓極化波旋向一致，與同等剖面高度的天線相比，該圓極化微帶天線的軸比帶寬得到較寬的提升。

其中，在本實用新型的實施方式中，第一輻射貼片1、第二輻射貼片2以及接地板3的敷銅厚度均為SH＝0.017mm。介質基板4和接地板3可以為正方形結構，且二者的尺寸相同，可以為90mm×90mm。介質基板4的材料可以為Rogers R4350B(羅杰斯R4350B)，電介質常數(shù)為3.48，相對磁導率為1.0，損耗正切角為0.004，長寬為90mm，厚度h0＝3mm，表面敷銅厚度為0.016-0.019mm。介質基板4采用這種材料損耗角低，對于輻射效率有一定保證。第二輻射貼片2嵌設于介質基板4中，保證與第一輻射貼片1平行設置，且第一輻射貼片1和第二輻射貼片2均放置于介質基板4的中心位置，進一步地，為了保證兩層輻射貼片之間的耦合更好，將第二輻射貼片2嵌設于介質基板4的1/2厚度處。

其中，在本實用新型的實施方式中，如圖3和圖4所示，第一輻射貼片1為具有兩個第一切角11的正方形貼片，該兩個第一切角11位于第一輻射貼片1的第一對角線上，切角長度為S1＝6.5mm，利用兩個第一切角11在第一輻射貼片1上產(chǎn)生的微擾，在第一輻射貼片1激勵并產(chǎn)生簡并模分離，進而產(chǎn)生一個頻點較高的圓極化；此外，第一輻射貼片1上還開設有兩個圓形孔12和位于該兩個圓形孔12之間的類十字形孔13，兩個圓形孔12位于第一輻射貼片1的第二對角線上，圓心距第一輻射貼片1中心分別為x1＝9.37mm，x2＝13.87mm，兩個圓形孔12的半徑為patch2r＝4.11mm。該類十字形孔13位于第一輻射貼片1的中心位置，兩圓形孔12的圓心到第一輻射貼片中的距離不相等，在第一輻射貼片上開設類十字孔13和圓形孔12，以便于產(chǎn)生另一個頻點相近的圓極波，以實現(xiàn)第一輻射貼片1和第二輻射貼片2之間的近場耦合，類十字形孔13能夠增加設計的自由度，以便于更好調節(jié)；具體地，該類十字形孔13包括矩形孔131和與該矩形孔131連通的兩個三角形孔132，矩形孔131的中心與第一輻射貼片1的中心重合，兩個三角形孔132緊貼于矩形孔131的兩個長邊，且兩個三角形孔132沿矩形孔131的長邊的位置是任意的，其位置不固定；矩形孔131的長邊與第一輻射貼片1的第一對角線平行，三角形孔132可以為等腰三角形孔。上述矩形孔131的長寬分別為slotx＝15.96mm，sloty＝6.2mm，兩個三角形孔132的腰長為slotx2＝4.24mm，兩個三角形孔132緊貼在矩形孔131的長邊且距矩形孔131中心分別為move1＝1.7mm和-1.7mm。第一輻射貼片1的一對邊緣上分別形成有長度相同且寬度不同三個矩形切槽14，且中間矩形切槽的寬度大于兩側矩形切槽的寬度，這樣能夠增加電流的路徑，減小第一輻射貼片1的尺寸，具體地，三個矩形切槽14的長度為所切邊邊長的1/7，寬度分別為a1＝2mm，a2＝3.3mm，a3＝2mm。

其中，在本實用新型的實施方式中，如圖5和圖6所示，相同地，第二輻射貼片2為具有兩個第二切角21的正方形貼片，該兩個第二切角21位于第二輻射貼片2的第一對角線上，切角長度可以為SS1＝4.8mm，利用切角產(chǎn)生的微擾在第二輻射貼片2上產(chǎn)生一個頻點較低的圓極化，且第一切角11與第二切角21在介質基板4的厚度方向上對齊，以保證形成的圓極化旋向相同，確保整個頻段范圍圓極化旋向一致；此外，第二輻射貼片2上開設有兩個方形孔22和兩個大小不一的圓孔23，該兩個方形孔22位于第二輻射貼片2的第二對角線上，且兩個方形孔22的對角線與第二輻射貼片2的相鄰兩邊相互垂直，兩個方形孔22的對角線長patch3r＝3.82mm，兩大小不一的圓孔23半徑分別為r3＝0.9mm，r4＝1.5mm。且第一輻射貼片1的兩個圓形孔12的中心與第二輻射貼片2的方形孔22的中心在介質基板4的厚度方向上對齊。上述開設于輻射貼片上的孔均用于輔助第一輻射貼片1和第二輻射貼片2之間的近場耦合。在其他實施方式中，第一輻射貼片1的兩個圓形孔12也可以為與第二輻射貼片2的方形孔22相對應的方形孔，或者第二輻射貼片2的方形孔22也可以為與第一輻射貼片1的兩個圓形孔12相對于的方形孔相對應的圓形孔；另外，第二輻射貼片2上兩個大小不一的圓孔23用于饋電線的穿過，其圓心及直徑需根據(jù)饋點的位置、以及同軸電纜5的內(nèi)導體51的外徑來確定。

其中，在本實用新型的實施方式中，同軸電纜5包括內(nèi)導體51和外導體52內(nèi)導體51穿過介質基板4和第二輻射貼片2以與第一輻射貼片1相連接，外導體52與接地板3相連接，同軸電纜的內(nèi)導體為圓柱形，半徑為0.6-0.7mm，外導體為空心圓柱。在本實用新型中使用高頻電磁仿真軟件HFSS13.0進行仿真分析，經(jīng)過仿真分析后得到該天線各參數(shù)最佳尺寸如下表所示：

表1.本實用新型各參數(shù)最佳尺寸表

根據(jù)上述天線各部分的具體尺寸參數(shù)使用高頻電磁仿真軟件HFSS13.0進行仿真分析，對圓極化微帶天線的S₁₁參數(shù)以及3dB軸比參數(shù)進行分析，其結果如下：如圖7所示，該圓極化微帶天線在-10dB時，阻抗帶寬為43MHz，相對帶寬為2.7％，頻率范圍為1.571GHz-1.614GHz，存在三處頻點1.577GHz，1.591GHz以及1.608GHz，這三個諧振頻點分別來自第一輻射貼片1和第二輻射貼片2的近場耦合、第二輻射貼片2的輻射以及第一輻射貼片1的輻射。如圖8所示，上述圓極化微帶天線存在三處頻點1.578GHz，1.595Ghz以及1.611GHz，3dB軸比帶寬為37.1MHz，相對軸比帶寬為2.33％，3dB軸比頻率范圍為1.576GHz-1.613GHz，是同等剖面高度圓極化天線軸比帶寬的兩倍，且在整個頻段內(nèi)圓極化旋向一致，均為右旋。圖9和圖10為上述圓極化微帶天線中心頻點1.595GHz的方向圖，如圖所示，天線的E面和H面的方向圖相似，且前后比有14dBi。此外，天線在該頻點的右旋增益遠大于左旋增益，屬于右旋圓極化。另外，上述圓極化微帶天線通過同軸底饋的方式進行饋電，饋電方式簡單，且該天線結構簡單緊湊、且易于加工。

以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術構思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。