一种空气贴片微带天线制造技术

所公开的是一种空气贴片微带天线，其具有可构成圆极化及双极化天线的天线结构，该天线包括接地平面、设置成平行于接地平面的金属贴片、从贴片的4个部位垂直延伸的4条固有金属腿以及为天线提供信号接口的馈电结构，其中，4条金属腿的远端均机械连接至且电连接至地平面。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及天线领域，具体地，涉及空气贴片微带天线形式的圆极化天线及双极化天线。
技术介绍
由于圆极化(CP)天线或双极化天线能够接收任意方向的线性极化的EM波，圆极化天线在许多应用中广泛应用，诸如RFID(射频识别)读取器、GPS(全球定位系统)，和卫星通信系统。由于双极化天线能够独立接收发射两路垂直极化的电磁波，从而可以同时收发两路不同的信号，被广泛应用在无线通信的基站天线中。因为贴片天线(或称微带天线)具有剖面低、重量轻的优点，贴片天线是最普遍使用的天线的一种。通过在一片接地电介质基底上印刷金属贴片就能够容易地实现CP或双极化贴片天线。为了减少电介质损耗、提高辐射效率和削减制造成本，经常通过用电介质柱支承顶部金属贴片来使用空气填充的CP或双极化贴片天线。这种电介质支承件必然导致额外的损耗、成本以及用于批量生产的安装中的不便。另一种广泛使用的CP天线是带有金属腔的槽天线，能够在金属腔之间通过设置各种槽来构造CP天线。一般情况下，制造金属腔通常很昂贵，并且金属腔非常笨重。CP介质谐振器天线(DRA)也是一种众所周知的CP天线。通过电介质的高介电常数，能够大大减小天线的体积。然而，低损耗介质的价格通常非常昂贵。对于许多实际应用，希望具有一种剖面低、成本低、重量轻且便于制造的CP或双极化贴片天线。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，一种片式天线包括接地平面、布置成平行于接地平面的贴片、从贴片的4个有固有特征的位置垂直延伸的4条金属腿以及配置成为天线提供信号接口的馈电结构。其中，4条金属腿的远端均机械连接至且电连接至接地平面。根据实施方式，贴片可以是矩形形状，并且馈电结构被布置成在沿贴片的对角线并接近其中一条金属腿的位置。馈电结构可为一探针。贴片可以由一整片金属构成。根据实施方式，为减小贴片面积，贴片上可切割有十字形槽，其中，槽的交点位于贴片的中心，并且槽的两条交叉线分别平行于贴片的两个相邻侧。馈电结构被布置成在沿贴片的对角线并接近其中一条金属腿的位置。馈电结构可为一探针。贴片可以由一整片金属构成。根据实施方式，贴片天线的馈电结构可包括位于接地平面上的功率分配器、连接至功率分配器且从功率分配器延伸的两个传输线路以及两个n形探针，其中每个n形探针中的一端连接至一路传输线的一端，另一端焊接至一个不接地的焊盘上。两个传输线路间具有90度的相位差。根据实施方式，贴片可以是矩形环的形状。两个等腰三角形角部分别插入在贴片的对角线上，以使得形成贴片的两个斜切角部。馈电点可设置在沿对角线上并在其中一个斜切角部中或接近其中一个斜切角部的位置。该矩形环可以是连续的。根据实施方式，该矩形环可由4个L形条带形成，4个L形条带中的每两个部分重叠并通过之间的电容耦合。等腰三角形角部可插入在贴片的对角线上，以使得在L形条带之一中形成斜切角部。馈电结构可设置成沿对角线在斜切角部中或接近斜切角部的位置处。附图说明图1示出了根据本申请的第一实施方式的一款CP天线。图2(a)和图2(b)示出了用于图1的天线的右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)的馈电设置。图3示出了根据本申请的第二实施方式的一款CP天线。图4(a)和4(b)图示出了用于图3的天线的右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)的馈电设置。图5(a)、图5(b)和图5(c)示出了根据本申请的第三实施方式的一款CP天线。图6示出了根据本申请的第四实施方式的一款CP天线。图7(a)和图7(b)示出了用于图6的天线的右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)的馈电设置。图8示出了根据本申请的第五实施方式的一款CP天线。图9(a)和图9(b)示出了用于图8的天线的右旋圆极化(RHCP)和左旋圆极化(LHCP)的馈电设置。图10示出了根据第一实施方式的TAPCP天线的电磁场(EM)模拟和测量得到的反射系数。反射系数越大回波损耗越大，反射系数为0dB时，100％能量经回波损耗掉。图11示出了根据第一实施方式的TAPCP天线在不同频率下的模拟和测量的峰值增益及轴比。图12示出了根据第一实施方式的TAPCP天线在2.45GHz测量的不同仰角下的轴比。图13(a)、图13(b)和图13(c)是根据第一实施方式的RHCPTAPCP天线在2.45GHz测量的辐射方向图。图14示出了根据第二实施方式的十字形槽CP-TAP天线的模拟和测量的反射系数。图15示出了根据第二实施方式的十字形槽CP-TAP天线在不同频率下的模拟和测量的峰值增益及轴比。图16示出了根据第二实施方式的在2.45GHz测量的不同仰角下的轴比。图17(a)、图17(b)和图17(c)示出了根据第二实施方式的十字形槽TAPLHCP天线在2.45GHz测量的辐射方向图。图18示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线的模拟和测量的反射系数。图19示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线在不同频率下的模拟和测量的峰值增益及轴比。图20(a)示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线在不同的频率的模拟辐射方向图，并且图20(b)示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线在不同频率的测量辐射方向图。图21(a)示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线在不同频率的模拟轴比；图21(b)示出了根据第三实施方式的宽带TAP天线在不同频率测量的轴比。图22示出了根据第四实施方式的矩形环状CP天线的模拟和测量的反射系数。图23示出了根据第四实施方式的矩形环状CP天线的模拟和测量的增益和轴比。图24示出了根据第四实施方式的在2.45GHz测量的在不同仰角下的轴比。图25(a)、图25(b)和图25(c)示出了根据第四实施方式的RHCP‘拳击台’式CP天线在2.45GHz测量的辐射方向图。图26(a)和图26(b)分别示出了根据第五实施方式的天线1和天线2的模拟和测量的反射系数。图27(a)和图27(b)分别示出了根据第五实施方式的天线1和天线2的模拟和测量的增益和轴比。图28(a)和图28(b)分别示出了根据第五实施方式的天线1和天线2在2.45GHz测量的在不同仰角下的轴比。图29(a)和图29(b)分别示出了根据第五实施方式的电容加载矩形环状CP天线1和天线2在2.45GHz测量的辐射方向图。图30(a)示出了天线1在2.45GHz模拟的RHCP和LHCP辐射方向图，图30(b)示出了根据第五实施方式的天线1在2.45GHz测量的RHCP和LHCP辐射方向图。图31(a)示出了天线2在2.45GHz模拟的RHCP和LHCP辐射方向图，图31(b)示出了根据第五实施方式的天线2在2.45GHz测量的RHCP和LHCP辐射方向图。图32(a)示出了根据本申请一个实施方式的双极化天线。图32(b)示出了图32(a)所示的双极化天线的馈电设置。图33(a)示出了根据本申请另一个实施方式的双极化天线。图33(b)示出了图33(a)所示的双极化天线的馈电设置。具体实施方式根据本申请，提出了包括具有4条金属腿的有一定形状的金属贴片的圆极化天线。具体地，该天线包括接地平面、矩形贴片、4条腿、以及馈电结构，其中，矩形贴片设置成平行于接地平面，4条腿从贴片的4个角部垂直延伸，其中，一条腿的远端中的每个都固定至接地平面，馈电结构为贴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气贴片微带天线，包括：接地平面；贴片，设置成平行于所述接地平面；4条天线固有的金属腿，从所述贴片垂直延伸至所述接地平面，其中，所述4条金属腿的远端均机械连接至且电连接至所述接地平面；以及馈电结构，构成为所述天线提供信号的接口。

【技术特征摘要】
1.一种空气贴片微带天线，包括：接地平面；贴片，设置成平行于所述接地平面；4条天线固有的金属腿，从所述贴片垂直延伸至所述接地平面，其中，所述4条金属腿的远端均机械连接至且电连接至所述接地平面；以及馈电结构，构成为所述天线提供信号的接口。2.如权利要求1所述的天线，其中，所述贴片为矩形，并且所述馈电结构被布置成在沿所述贴片的对角线的馈电位置处为所述贴片馈电。3.如权利要求2所述的天线，其中，所述馈电位置接近所述金属腿中的一个。4.如权利要求1所述的天线，其中，所述馈电结构是同轴探针。5.如权利要求1所述的天线，其中，所述贴片是整片金属贴片。6.如权利要求2所述的天线，其中，通过所述贴片上切割有十字形槽，所述十字形槽的交点位于所述贴片的中心，并且所述十字形槽的两条交叉线分别平行于所述贴片的两个相邻侧。7.如权利要求6所述的天线，其中，从馈电位置至所述贴片的两侧的距离分别小于从所述十字形槽的两条交叉线至所述贴片的相应侧的距离。8.如权利要求2所述的天线，其中，所述馈电结构包括位于所述
\t接地平面上的功率分配器、连接至所述功率分配器且从所述功率分配器延伸的两个传输线路以及两个n...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴克利，张榛元，韦大成，
申请(专利权)人：香港中文大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81