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CN111403911A - 一种低剖面宽频带天线 - Google Patents

一种低剖面宽频带天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低剖面宽频带天线，包括依次平行设置的辐射层、第一介质层和第二介质层，在第一介质层内设置有馈电探针，在第二介质层内设置有馈电网路，所述馈电探针与所述馈电网路的输出端口电性连接，其特征在于：所述馈电探针包括馈电探针垂直分支、馈电探针水平分支以及馈电探针垂直支节；所述馈电探针垂直分支一端与馈电探针水平分支的一端连接，所述馈电探针垂直分支另一端与所述馈电网路的输出端口电性连接；在馈电探针水平分支的下方设置所述馈电探针垂直支节，该馈电探针垂直支节靠近探针水平分支的另一端。本发明低剖面宽频带天线的工作带宽可以达到55%，同时结构强度好。

Description

一种低剖面宽频带天线
技术领域
本发明涉及一种天线结构，属于通信技术领域。
背景技术
作为微带天线，采用L探针馈电是提升天线工作带宽和辐射效率最为有效的方法，但是即使如此，其工作带宽也就只能达到35%左右的水平，同时由于采用功率空气介质填充，机械结构强度差，很多环境下无法使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种降低天线的交叉极化分量、提高天线的驻波带宽的低剖面宽频带天线。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种低剖面宽频带天线，包括依次平行设置的辐射层、第一介质层和第二介质层，在第一介质层内设置有馈电探针，在第二介质层内设置有馈电网路，所述馈电探针与所述馈电网路的输出端口电性连接，其特征在于：所述馈电探针包括馈电探针垂直分支、馈电探针水平分支以及馈电探针垂直支节；所述馈电探针垂直分支一端与馈电探针水平分支的一端连接，所述馈电探针垂直分支另一端与所述馈电网路的输出端口电性连接；在馈电探针水平分支的下方设置所述馈电探针垂直支节，该馈电探针垂直支节靠近探针水平分支的另一端。
所述馈电探针垂直分支采用圆锥渐变结构，与馈电探针水平分支连接的一端为大端，与馈电网路的输出端口连接的一端为小端。
所述馈电探针水平分支采用锥形平面结构，与馈电探针垂直分支连接的一端宽度大。
所述馈电探针垂直支节为平面金属片。
所述辐射层为金属贴片；在所述金属贴片上还设置有天线罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、天线罩位于天线的最上层，天线罩采用介质结构作为全共形天线罩用于保护天线，同时能够改善天线的驻波带宽。第一介质层采用上层基板和下层基板两块介质板，通过两层介质板夹持馈电探针，用于支撑天线辐射金属片和降低天线剖面高度以及增加天线整体强度；由于采用了三层介质结构，天线机械强度得到改善，且整个高度进一步下降。
2、馈电探针垂直分支采用了下细上粗的圆柱锥形结构；利用锥台上下口径的差异，增加了阻抗优化的参数，改善了天线低频驻波特性；该馈电探针垂直分支下端和宽带稳相网络输出端口焊接相连。
3、馈电探针水平分支采用了边缘粗中心细的渐变金属片状结构；利用渐变金属片状结构两边宽度的差异，增加了阻抗优化的参数，改善了天线高频驻波特性；该水平分支和馈电探针垂直分支上端焊接相连。
4、馈电探针水平分支末端附近设置了矩形金属片状支节；利用该支节结构可以微调天线的阻抗特性，改善驻波，同时还能引入微小垂直极化分量，由于电流方向相反，可以补偿由馈电探针垂直分支引入的垂直极化分量，最终降低天线的交叉极化分量，该支节上端和馈电探针水平分支采用了边缘粗中心细的渐变金属片状结构焊接相连。
5、本发明工作带宽可以达到55%，同时结构强度好，适于批量生产和调试，且免装常规天线罩，适于作为共形天线阵列单元。
附图说明
图1是本发明天线的结构示意图；
图2是图1的剖面示意图；
图3是图1的结构的分解图；
图4是天线介质层和馈电探针图；
图5是馈电探针的结构示意图；
图6是馈电探针俯视图；
图7宽带稳相馈电网络整体图；
图8宽带稳相馈电网络带状线结构图；
图9本发明对应的天线驻波图；
图10 传统结构对应的天线驻波图；
图11本发明对应的交叉极化图；
图12传统结构对应的交叉极化图；
其中：1、第一介质层；11、第一介质基板；111、第一上层基板；112、第一下层基板；12、馈电探针；121、馈电探针水平分；122、支馈电探针垂直分支；123、馈电探针垂直支节；2、第二介质层；21、第二介质基板；221、第二上层基板；222、第二下层基板；22、宽带稳相馈电网络；3、辐射层；4、天线罩； 5、焊盘孔；6、金属化过孔；7、SMA接头孔；8、电阻孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明：
如图1-图3所示，本发明天线结构，为层状结构，由上而下依次为天线罩4、辐射层3、第一介质层1和第二介质层2。辐射层3采用金属贴片。
图4-图6为第一介质层的结构示意图，第一介质层1包括第一介质基板11以及设置在介质基板上的馈电探针12，其中馈电探针12包括馈电探针水平分支121、馈电探针垂直分支122以及馈电探针垂直支节123。其中馈电探针水平分支121为两个，位于第一介质基板11的上表面。馈电探针水平分支121为宽度逐渐减小的带状，馈电探针垂直分支122位于馈电探针水平分支121宽度最大的一端下方，馈电探针垂直分支122为圆锥形，与馈电探针水平分支121的接触端为圆锥形的大端。馈电探针垂直支节123位于馈电探针水平分支121靠近末端的位置并向下延伸一定距离。
第一介质基板11由第一上层基板111和第一下层基板112构成，馈电探针3通过第一上层基板111和第一下层基板112固定。
图7和图8为第二介质层的结构示意图，包括第二介质基板21和宽带稳相馈电网络22。宽带稳相馈电网络22由位于第二介质基板21上的微带线和金属化过孔6。第二介质基板21由第二上层基板221和第二下层基板222构成。
图9-图12为本发明天线与传统天线的性能图对比图，图9本发明对应的天线驻波图（对应驻波2的工作带宽从490MHz-755MHz合计265MHz带宽）；图10 传统结构对应的天线驻波图（对应驻波2的工作带宽从499MHz-709MHz合计210MHz带宽）。图11本发明对应的交叉极化图（整个俯仰角范围最大值-35.7dB），图12传统结构对应的交叉极化图（整个俯仰角范围最大值才-27.6dB）。
本发明与传统天线结构对比，驻波带宽显著改善，从210MHz拓宽到265MHz，交叉极化有了显著改善；从-27.6dB改善到-35.7dB，提升了约8dB。

Claims (5)

1.一种低剖面宽频带天线，包括依次平行设置的辐射层、第一介质层和第二介质层，在第一介质层内设置有馈电探针，在第二介质层内设置有馈电网路，所述馈电探针与所述馈电网路的输出端口电性连接，其特征在于：所述馈电探针包括馈电探针垂直分支、馈电探针水平分支以及馈电探针垂直支节；所述馈电探针垂直分支一端与馈电探针水平分支的一端连接，所述馈电探针垂直分支另一端与所述馈电网路的输出端口电性连接；在馈电探针水平分支的下方设置所述馈电探针垂直支节，该馈电探针垂直支节靠近探针水平分支的另一端。
2.根据权利要求1所述的低剖面宽频带天线，其特征在于：所述馈电探针垂直分支采用圆锥渐变结构，与馈电探针水平分支连接的一端为大端，与馈电网路的输出端口连接的一端为小端。
3.根据权利要求1所述的低剖面宽频带天线，其特征在于：所述馈电探针水平分支采用锥形平面结构，与馈电探针垂直分支连接的一端宽度大。
4.根据权利要求1所述的低剖面宽频带天线，其特征在于：所述馈电探针垂直支节为平面金属片。
5.根据权利要求1所述的低剖面宽频带天线，其特征在于：所述辐射层为金属贴片；在所述金属贴片上还设置有天线罩。
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