一种高增益的微带贴片天线组合模块天线制造技术

本发明专利技术属于微波器件领域，具体提供一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，用以解决现有微带天线低增益的问题。本发明专利技术高增益的微带贴片天线组合模块天线，包括：辐射贴片、圆锥喇叭、介质板、馈电端口以及激励源端口，所述辐射贴片设置于介质板上表面，所述激励源端口与馈电端口相连进行激励，所述介质板的上表面还设置有圆锥喇叭，所述圆锥喇叭包围辐射贴片、且使得辐射贴片位于圆锥喇叭的中心。本发明专利技术通过在辐射贴片上增设圆锥喇叭模块，显著增大天线增益，能够使天线在带宽范围内总增益增大约4.5dBi。

High gain microstrip patch antenna combined module antenna

The invention belongs to the field of microwave devices, in particular to a high gain microstrip patch antenna combined module antenna, which is used to solve the problem of low gain of the existing microstrip antenna. The invention of high gain microstrip patch antenna combination antenna module, including radiation patch, conical horn, medium plate, feeding port and source port, the radiation patch is arranged on the medium plate surface, the excitation source port and a feeding port connected to the excitation surface of the dielectric plate is provided with a cone the horn, the conical horn surrounded by a radiation patch, and the patch is located in the center of the conical horn radiation. By adding a conical horn module on the radiation patch, the antenna gain can be significantly increased, and the total gain of the antenna in the bandwidth range can be increased by about 4.5dBi.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波器件领域，具体涉及一种高增益的微带贴片天线组合模块天线。
技术介绍
随着科学技术的发展，器件小型化成为实际研究应用中的最重要技术要点，微带天线可工作在100MHz—100GHz，以介质板作为辐射单位、设计简单的优点让它广泛运用于现代微波收发系统领域，是当今微波器件中不可缺少的组成部分。但是它也存在缺陷，低增益、带宽窄是其主要短板，其中低增益导致天线辐射或者接收效率低，在收发系统中，为了弥补这些短板，通常会选用更大的功放芯片，这样就大大增加了成本。而喇叭天线(包含标准增益喇叭、圆锥喇叭、脊椎喇叭等等)以增益高为显著特点，但是其体积过于大；例如，针对频率范围3.48-3.6GHz，参照国标BY30(2.83-3.88GHz)，圆锥喇叭天线的尺寸为r1*r2*L＝71.42*300*650，参照国标BY35(3.31-4.54GHz)，圆锥喇叭天线的尺寸为r1*r2*L＝61.04*210*590，其中r1为喇叭内口径、r2为喇叭外口径、L为喇叭总长度；其体积巨大、制造成本高，与当今应用领域中器件小型化需求冲突。因此，保证小型化设计的前提下，进一步增大天线增益成为本专利技术研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，用以解决现有微带天线低增益的问题。为实现该目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，包括：辐射贴片1、圆锥喇叭2、介质板3、馈电端口4以及激励源端口5，所述辐射贴片1设置于介质板3上表面，所述激励源端口5与馈电端口4相连进行激励，其特征在于，所述介质板3的上表面还设置有圆锥喇叭2，所述圆锥喇叭2包围辐射贴片1、且使得辐射贴片1位于圆锥喇叭2的中心。进一步地，所述馈电端口4采用金属细柱馈电，通过激励源端口5的激励，在辐射贴片向空间辐射电磁场。进一步地，所述激励源端口5位于介质板3下表面，外接50欧姆同轴，进行激励。本专利技术的有益效果在于：提供一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，通过在辐射贴片上增设圆锥喇叭模块，显著增大天线增益，能够使天线在带宽范围内总增益增大约4.5dBi；并且，该组合模块天线的体积远远小于现有圆锥喇叭天线，更有利于天线小型化设计。附图说明图1为本专利技术微带贴片天线组合模块天线结构示意图；图2为本专利技术微带贴片天线不加圆锥喇叭正面结构示意图；图3为本专利技术微带贴片天线不加圆锥喇叭背面结构示意图；图4本专利技术圆锥喇叭结构示意图；图5本专利技术微带贴片天线不加圆锥喇叭的仿真增益示意图；图6本专利技术微带贴片天线加圆锥喇叭的仿真增益示意图；其中，1为辐射贴片、2为圆锥喇叭、3为介质板、4为馈电端口、5为激励源端口。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。本实施例提供高增益的微带贴片天线组合模块天线，其结构如图1至图4所示，包括：辐射贴片1、圆锥喇叭2、介质板3、馈电端口4以及激励源端口5，所述辐射贴片1设置于介质板3上表面，所述激励源端口5与馈电端口4相连进行激励，所述介质板3的上表面还设置有圆锥喇叭2，所述圆锥喇叭2包围辐射贴片1、且使得辐射贴片1位于圆锥喇叭2的中心。本实施例中，所述辐射贴片1是采用印刷电路技术制作；所述圆锥喇叭2采用机械加工制作，材料为铜，通过物理连接安装于介质板3上；所述介质板3选用介电常数3.5的RF-35，厚度为125mil的板材；所述馈电端口4采用的是半径0.45mm的金属细柱馈电；所述平激励源端口5外接50欧姆同轴，进行激励。进一步地，所述高增益的微带贴片天线组合模块中的辐射贴片1的基本尺寸长l和宽w，可以根据以下计算公式来进行初步计算：其中，l指的是贴片的长度，w指的是贴片的宽度，c指的是光速，f指的是中心频率，ε指的是介质板的介电常数。微波器件的仿真规律大多都是尺寸越大，频率越低，尺寸越小，频率越高，在初步计算后通过软件仿真进行调试参数值就可以达到设计指标。如图3、图4所示的是微带贴片天线圆锥喇叭结构示意图，该结构的内径为r1，外径为r2，一般来说微带贴片天线的增益约为5dB左右，在一些远距离传输或者探测场合应用背景下，我们想要天线的增益尽可能地大，但是微带天线很难提高增益；本专利技术中采用圆锥喇叭实现；其外径口面尺寸大于辐射贴片的尺寸；通过仿真优化，本实施例中优化参数值为：l＝21.9mm，w＝20.9mm，r1＝19mm，r2＝55mm。通过对上述组合模块天线进行仿真，得到仿真结果如图5和图6所示；其中，图5所示的是微带贴片天线不加圆锥喇叭的仿真增益示意图，从图上可以看出在频率3.48-3.6GHz的范围内增益为6.64-6.8dBi；图6所示的是微带贴片天线加圆锥喇叭的仿真增益示意图，从图上可以看出在频率3.48-3.6GHz的范围内增益约为11.1-11.5dBi，相比于图5结果增益增加了约4.5dBi。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，包括：辐射贴片(1)、圆锥喇叭(2)、介质板(3)、馈电端口(4)以及激励源端口(5)，所述辐射贴片(1)设置于介质板(3)上表面，所述激励源端口(5)与馈电端口(4)相连进行激励，其特征在于，所述介质板(3)的上表面还设置有圆锥喇叭(2)，所述圆锥喇叭(2)包围辐射贴片(1)、且使得辐射贴片(1)位于圆锥喇叭(2)的中心。

【技术特征摘要】
1.一种高增益的微带贴片天线组合模块天线，包括：辐射贴片(1)、圆锥喇叭(2)、介质板(3)、馈电端口(4)以及激励源端口(5)，所述辐射贴片(1)设置于介质板(3)上表面，所述激励源端口(5)与馈电端口(4)相连进行激励，其特征在于，所述介质板(3)的上表面还设置有圆锥喇叭(2)，所述圆锥喇叭(2)包围辐射贴片(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青慧，赵志晨，张怀武，文岐业，刘元昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51