一种铁氧体加载的宽频带整流天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种铁氧体加载的宽频带整流天线，包括层叠的上层基板和下层基板；上层基板上开有两个第一圆形通孔，第一圆形通孔中嵌设有铁氧体圆片；上层基板上表面上设有馈电微带线和整流电路；上层基板下表面上设有第一圆形蚀刻金属层区域；下层基板上表面上设有第二圆形蚀刻金属层区域，第二圆形蚀刻金属层区域位于第一圆形蚀刻金属层区域正下方；下层基板上沿第二圆形蚀刻金属层区域外周开有多个圆形金属化通孔，构成基片集成波导腔体；下层基板下表面上蚀刻有辐射单元金属层，辐射单元金属层包括四个环状金属层，每个环状金属层的外部轮廓呈椭圆状。通过在整流天线中加载介电常数相对较高的低损耗铁氧体,降低天线工作频率，减小天线体积。

A Ferrite Loaded Broadband Rectifier Antenna

The utility model discloses a ferrite-loaded broadband rectifier antenna, which comprises a laminated upper and lower substrates; two first circular through holes are arranged on the upper substrates; a ferrite disk is embedded in the first circular through holes; a feeding microstrip line and a rectifying circuit are arranged on the upper substrates; and a first circular etched metal layer area is arranged on the lower surfaces of the upper substrates; A second circular etched metal layer area is arranged on the surface of the substrate, and the second circular etched metal layer area is located just below the first circular etched metal layer area; a plurality of circular metallized through holes are opened around the second circular etched metal layer area on the lower substrate to form a substrate integrated waveguide cavity; a metal layer of radiation unit is etched on the lower surface of the substrate, and a metal layer of radiation unit is etched on the lower surface of the substrate. It consists of four ring metal layers, each of which has an elliptical outline. Loading low-loss ferrite with relatively high dielectric constant in rectifier antenna can reduce the operating frequency and volume of antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种铁氧体加载的宽频带整流天线
本技术涉及一种铁氧体加载的宽频带整流天线。
技术介绍
由于通信技术的发展，射频电磁波在人们周围大量充斥，射频电磁波相比于太阳、风等不受环境和时间因素的影响，是一种稳定的能量源；随着超低功耗芯片技术的越发成熟，传感器、MCU等器件功耗不断降低，收集周围环境中的射频电磁波能量转化成电能将逐渐成为一种有效可行的新型能源供应模式。接收天线先将周围射频能量接收下来，再通过整流电路转换为直流能量，接收天线和整流电路结合在一起叫整流天线。由于人们周围有WIFI、2G、3G、4G等多种通信信号，未来还有5G信号，双频段、多频段和宽频段整流天线的研究受到了不少学者的关注。国内外不少专家学者研究了各种各样的整流天线，来满足不同的无线电磁能量传输和射频电磁波能量收集需要，例如，2014年，JuiHungChou等人采用微带天线设计了一种2.45GHz频段整流天线，天线的尺寸是100mm×100mm×3.8mm。2015年，M.Nie等人提出了一种基于接地共面波导GCPW的2.45GHz频段整流天线，该天线包括基于GCPW的整流电路和用GCPW来馈电的宽带缝隙天线，整体大小为128mm×135mm；并且，该整流天线为了增加天线增益，在距离天线0.18个波长处放了反射板，增加了天线的剖面高度和复杂性。2017年，郝宏刚等人采用对数周期交叉偶极子设计了一种整流天线，能工作在1.85GHz、2.15GHz和2.45GHz三个频段，天线的面积是65mm×65mm。通过目前已有文献来看，已有的整流天线还体积偏大，不利于实际使用在传感器等小型器件中。专利技术内容本技术的目的在于提供一种铁氧体加载的宽频带整流天线，解决现有技术中整流天线还体积偏大，不利于实际使用在传感器等小型器件中的技术问题。本技术为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种铁氧体加载的宽频带整流天线，包括层叠固定连接的上层基板和下层基板；所述上层基板上开设有两个第一圆形通孔，第一圆形通孔中嵌设有铁氧体圆片；上层基板的上表面上设有馈电微带线和整流电路，微带线与整流电路相连；上层基板的下表面上设置有第一圆形蚀刻金属层区域；所述下层基板的上表面上设置有第二圆形蚀刻金属层区域，第二圆形蚀刻金属层区域位于第一圆形蚀刻金属层区域正下方，且尺寸相同；下层基板上沿第二圆形蚀刻金属层区域外周开设有多个圆形金属化通孔，构成基片集成波导腔体；下层基板的下表面上蚀刻有辐射单元金属层。所述辐射单元金属层包括四个环状金属层，且四个环状金属层呈辐射状均匀分布，相邻环状金属层不连接，每个环状金属层的外部轮廓呈椭圆状；沿垂直下层基板下表面的方向观察，辐射单元金属层位于第二圆形蚀刻金属层区域投影的内部，且与第二圆形蚀刻金属层区域投影的中心重合。在整流天线中通过加载介电常数相对较高的低损耗铁氧体，降低天线工作频率，从而实现天线的小型化。上层基板的上表面设有的微带线与印制在上表面的整流电路相连，整流电路将天线接收到的射频电信号转换为直流电。第一圆形蚀刻金属层区域和第二圆形蚀刻金属层区域紧贴，将能量从上层的微带线耦合到下层，辐射单元起着在宽频带内都能对外辐射电磁波作用，天线下层基板上通过四周圆形金属化通孔阵列形成的基片集成波导腔体增强天线增益。通过采用这样的天线结构，实现了体积相对更小的宽频带整流天线。天线在工作频率范围内辐射性能良好。进一步改进，所述铁氧体圆片的厚度与第一圆形通孔的高度相同。进一步改进，沿垂直上层基板上表面的方向观察，整流电路位于第一圆形蚀刻金属层区域投影的外部，以降低整流电路对通信的影响。进一步改进，所述多个圆形金属化通孔沿第二圆形蚀刻金属层外周均匀设置，呈圆形阵列。进一步改进，所述铁氧体圆片由介电常数相对较高的低损耗铁氧体制成。进一步改进，所述沿垂直上层基板上表面的方向观察，每个铁氧体圆片的一部分均位于第一圆形蚀刻金属层区域投影的外部。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)、针对现有的整流天线体积还偏大问题，通过在整流天线中加载介电常数相对较高的低损耗铁氧体,降低天线工作频率，减小天线体积。2)、通过合理设计天线结构和铁氧体、整流电路摆放位置，实现电路集成化的小型整流天线。3)、通过综合采用基片集成波导技术、交叉偶极子等技术，从而实现辐射性能良好的宽频带整流天线。该天线能宽频段工作，且在工作频段内垂直面方向图具有全向特性，具有低剖面、重量轻、增益高、易于和平面电路集成等优点，可以用于同时收集宽频带范围内移动通信和无线局域网等电磁波信号能量。附图说明图1为本技术的天线结构示意图。图2为上层基板的上表面示意图。图3为上层基板的下表面示意图。图4为下层基板的上表面示意图。图5为下层基板的下表面示意图。图6为本技术的天线反射系数S11随频率变化图。图7为本技术的天线增益随频率变化图。图8为本技术的天线1.82GHz辐射方向图。图9为本技术的天线2.45GHz辐射方向图。具体实施方式为使本技术的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本技术实施例对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1-5所述所示，铁氧体加载的宽频带整流天线，包括依次层叠设置的上层基板1和下层基板2。述上层基板上开设有两个第一圆形通孔，第一圆形通孔中嵌设有铁氧体圆片3；上层基板的上表面上设有馈电微带线4和整流电路，微带线4与整流电路相连；上层基板1的下表面上设置有第一圆形蚀刻金属层区域5；所述下层基板2的上表面上设置有第二圆形蚀刻金属层区域6，第二圆形蚀刻金属层区域6位于第一圆形蚀刻金属层区域5正下方，且尺寸相同；下层基板2上沿第二圆形蚀刻金属层区域外周开设有多个圆形金属化通孔8，构成基片集成波导腔体；下层基板2的下表面上蚀刻有辐射单元金属层7。在整流天线中通过加载介电常数相对较高的低损耗铁氧体，降低天线工作频率，从而实现天线的小型化。上层基板的上表面设有的微带线与印制在上表面的整流电路相连，整流电路将天线接收到的射频电信号转换为直流电。第一圆形蚀刻金属层区域和第二圆形蚀刻金属层区域紧贴，将能量从上层的微带线耦合到下层，辐射单元起着在宽频带内都能对外辐射电磁波作用，天线下层基板上通过四周圆形金属化通孔阵列形成的基片集成波导腔体增强天线增益。通过采用这样的天线结构，实现了体积相对更小的宽频带整流天线。天线在工作频率范围内辐射性能良好。所述铁氧体圆片3的厚度第一圆形通孔的高度相同。沿垂直上层基板上表面的方向观察，整流电路位于第一圆形蚀刻金属层区域投影的外部，以降低整流电路对通信的影响。所述辐射单元7金属层包括四个环状金属层，且四个环状金属层呈辐射状均匀分布，相邻环状金属层不连接，每个环状金属层的外部轮廓呈椭圆状；沿垂直下层基板下表面的方向观察，辐射单元金属层位于第二圆形蚀刻金属层区域投影的内部，且与第二圆形蚀刻金属层区域投影的中心重合。所述多个圆形金属化通孔沿第二圆形蚀刻金属层外周均匀设置。所述沿垂直上层基板上表面的方向观察，每个铁氧体圆片的一部分均位于第一圆形蚀刻金属层区域投影的外部。本技术的各个尺寸参数相互影响制约，天线的排布及结构设计对天线的性能影响较大，实际应用中根据性能要求和安装条件的限制，需要对天线的性能参数进行综合研究，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁氧体加载的宽频带整流天线，其特征在于，包括层叠固定连接的上层基板和下层基板；所述上层基板上开设有两个第一圆形通孔，第一圆形通孔中嵌设有铁氧体圆片；上层基板的上表面上设有馈电微带线和整流电路，微带线与整流电路相连；上层基板的下表面上设置有第一圆形蚀刻金属层区域；所述下层基板的上表面上设置有第二圆形蚀刻金属层区域，第二圆形蚀刻金属层区域位于第一圆形蚀刻金属层区域正下方，且尺寸相同；下层基板上沿第二圆形蚀刻金属层区域外周开设有多个圆形金属化通孔，构成基片集成波导腔体；下层基板的下表面上蚀刻有辐射单元金属层；所述辐射单元金属层包括四个环状金属层，且四个环状金属层呈辐射状均匀分布，相邻环状金属层不连接，每个环状金属层的外部轮廓呈椭圆状；沿垂直下层基板下表面的方向观察，辐射单元金属层位于第二圆形蚀刻金属层区域投影的内部，且与第二圆形蚀刻金属层区域投影的中心重合。

【技术特征摘要】
1.一种铁氧体加载的宽频带整流天线，其特征在于，包括层叠固定连接的上层基板和下层基板；所述上层基板上开设有两个第一圆形通孔，第一圆形通孔中嵌设有铁氧体圆片；上层基板的上表面上设有馈电微带线和整流电路，微带线与整流电路相连；上层基板的下表面上设置有第一圆形蚀刻金属层区域；所述下层基板的上表面上设置有第二圆形蚀刻金属层区域，第二圆形蚀刻金属层区域位于第一圆形蚀刻金属层区域正下方，且尺寸相同；下层基板上沿第二圆形蚀刻金属层区域外周开设有多个圆形金属化通孔，构成基片集成波导腔体；下层基板的下表面上蚀刻有辐射单元金属层；所述辐射单元金属层包括四个环状金属层，且四个环状金属层呈辐射状均匀分布，相邻环状金属层不连接，每个环状金属层的外部轮廓呈椭圆状；沿垂直下层基板下表面的方向观察，辐射单元金属层位于第二圆形蚀刻金属层区域投...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立容，李剑，蔡凌翔，王启拯，赵峰，张照锋，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32