小型化和圆极化的贴片天线制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化和圆极化的贴片天线，包括：贴片，具有第一侧、第二侧、与第一侧相对立的第三侧以及与第二侧相对立的第四侧；接地板，形成在贴片的下方；第一金属连接线，与贴片的第一侧和接地板电性连接；第二金属连接线，与贴片的第二侧和接地板电性连接；第三金属连接线，与贴片的第三侧和接地板电性连接；第四金属连接线，与贴片的第四侧和接地板电性连接；贴片、第一金属连接线、接地板和第三金属连接线电性连通形成第一环形共振体，贴片、第二金属连接线、接地板和第四金属连接线电性连通形成第二环形共振体，第一环形共振体和第二环形共振体交叉设置，具有体积小、结构简单、制造工艺简单、重量轻、成本低、可调试、不需要高介电常数材料的优点。

【技术实现步骤摘要】
小型化和圆极化的贴片天线
该专利技术涉及通信天线的
，具体提出了一种小型化和圆极化的贴片天线，可用于新一代卫星定位和卫星通信领域。技术背景贴片天线在无线通信技术有着广泛的应用，特别是在移动通信，车载通信，卫星通信等领域。如图1a和1b所示，传统的贴片天线100主要由贴片102、介质基片104和接地板106组成。贴片102与接地板106平行放置，其间距等于介质基片104的厚度。所述贴片102的长度和宽度分别为a和b，贴片102的长度一般为半个波长，从而产生共振模式并决定工作频率。所述接地板106的尺寸一般大于贴片102的尺寸，从而接地板106可以作为天线的反射体，以提高天线的指向性和增益。所述贴片天线100一般采用同轴馈电线108提供电源，该同轴馈电线108的内导体和外导体分别连接贴片102和接地板106，用以馈入RF信号。以传统的线极化天线为例，电场分布120会在贴片102的两端产生，并集中分布在贴片102和接地板106之间。基于传统贴片天线的基本辐射原理，该电场分布120并不完全被束缚在贴片102和接地板106之间，产生边缘场；该边缘场可辐射至自由空间内，从而决定了贴片天线100的辐射性能。虽然传统的贴片天线结构和工艺比较简单，但加工出来的天线尺寸会很大,成本和体积也都会限制贴片天线在无线终端产品中的应用。现代无线通信技术的迅猛发展对超小型化贴片天线的需求越来越高，而现有的天线小型化技术主要集中在高介电常数材料的应用、增加电流的有效路径和加载技术等几个方面。一方面，提高介质基片的介电常数可以有效地缩小贴片的尺寸，从而实现小型化。例如，高密度、低损耗的高分子材料已经广泛应用在贴片天线领域，极大地缩小了天线的尺寸。但是，该方法的主要缺点在于加工工艺要求高、制造成本高、重量大等方面。另外，加载高介电常数的介质基片会导致贴片天线的电场分布被束缚在高介质基片内部，从而导致天线辐射性能低下，频带变窄。另外，该类型天线不具备可调性，因而无法补偿各种应用场景中的失配，也无法避免共振移至所需频带之外，从而导致通信质量下降或无法实现高精度定位。另一方面，在贴片内嵌入开槽、引入电容性或电感性负载等方法可以增加贴片上电流的有效路径或者增加贴片天线的等效面积，从而实现小型化、高增益或者宽带等特性。类似的方法可以参考U.S.Pat.No.6,462,712B1、U.S.Pat.No.6,864,843B2或者U.S.Pat.No.7,928,913B2。此外，在贴片和接地板之间加载电容性负载可以有效地降低贴片天线的工作频率，从而实现天线小型化。例如，U.S.Pat.No.2009/0140930A1和CN110098472提出了利用金属加载来实现天线小型化；U.S.Pat.No.4780724和CN109149091A提出了利用变容二极管来实现频率可重构天线。但是，上述现有的小型化技术存在如下缺点：1)上述技术尽管有效地降低了天线的尺寸，但是天线整体结构较为复杂，对制造工艺要求较高，增加了制造成本。尤其在可重构天线中，有源器件的使用大大增加了其复杂性和成本。2)上述技术的调谐能力有限，仅能将天线频率降低到有限的频率范围内，因而天线小型化的能力也受到极大的限制，即天线的体积和重量依旧很大。3)上述技术中多数方法难以实现圆极化特性，不能满足在卫星通信和高精度定位等新一代信息领域中的应用。圆极化作为贴片天线的另一个重要特性，具有抗干扰能力强、降低多径衰落、降低极化失配等优势，可有效地提高通信质量，节约频谱资源，可很好地满足未来移动通信系统的要求。随着5G技术和物联网技术的推广，特别是在高精度定位和卫星通信领域，小型化和圆极化天线有着广阔的应用前景。一些现有的技术可以实现圆极化特性，例如，U.S.Pat.No.4367474、U.S.Pat.No.6680703B1、U.S.Pat.No.2009/0140930A1、CN109149091A、CN205583136U和CN108987913A，但是它们结构复杂，成本高，并且体积庞大，因而很难适应于现代终端产品中。反之，陶瓷贴片天线凭借其结构简单、体积小、易安装等优势，在国际市场上占据了很大的份额，尤其是在定位产品中。但是，如上文所示，陶瓷天线的缺点主要体现在成本高和重量大等方面。另外，它们具有带宽窄和不可调等特点，很难补偿各种应用场景中的失配情况(包括极化失配、阻抗失配、频率移动等)以及加工误差引起的失配，从而难以保证性能的最优化。因而，有必要提出一种体积小、结构简单、重量轻、成本低、制造工艺简单、不需要高介电常数材料的圆极化贴片天线，以取代市场上常用的陶瓷贴片天线；有必要提出一种天线小型化技术，在实现超小型化的同时实现优异的辐射性能(高增益等)；有必要提出一种可调谐的小型化贴片天线技术，不仅可以在较大的频率范围内调谐至任意的工作频段内，无需改变天线的尺寸和结构，大大节约制造成本和研发周期，又可以抵消不同应用场景下的失配干扰，保证天线始终可以获得最佳的辐射性能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种简易且高效的贴片天线小型化技术，从而实现了一种体积小、结构简单、制造工艺简单、重量轻、成本低、可调试、不需要高介电常数材料的小型化和圆极化的贴片天线。该专利技术可适用于各种无线通信设备中，并且特别适合于卫星通信和卫星定位等应用。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种小型化和圆极化的贴片天线，包括：贴片，具有第一侧、第二侧、与第一侧相对立的第三侧以及与第二侧相对立的第四侧；接地板，形成在贴片的下方；第一金属连接线，与贴片的第一侧和接地板电性连接；第二金属连接线，与贴片的第二侧和接地板电性连接；第三金属连接线，与贴片的第三侧和接地板电性连接；第四金属连接线，与贴片的第四侧和接地板电性连接；所述贴片、第一金属连接线、接地板和第三金属连接线电性连通形成第一环形共振体，所述贴片、第二金属连接线、接地板和第四金属连接线电性连通形成第二环形共振体，所述第一环形共振体和第二环形共振体交叉设置。优选地，所述第一金属连接线、第二金属连接线、第三金属连接线和第四金属连接线均与矩形贴片和接地板垂直设置。优选地，所述第一金属连接线与第三金属连接线对称设置，所述第二金属连接线与第四金属连接线对称设置，且第一环形共振体和第二环形共振体相互正交。优选地，所述第一金属连接线连接在贴片第一侧最外边的中间位置，所述第二金属连接线连接在贴片第二侧最外边的中间位置，所述第三金属连接线连接在贴片第三侧最外边的中间位置，所述第四金属连接线连接在贴片第四侧最外边的中间位置。优选地，还包括第一电容器、第二电容器、第三电容器和第四电容器，所述第一电容器连接第一金属连接线至接地板，第二电容器连接第二金属连接线至接地板，第三电容器连接第三金属连接线至接地板，第四电容器连接第四金属连接线至接地板。优选地，所述贴片为平行设置于接地板上方的金属片。优选地，所述贴片和接地板之间无高介电常数材料。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化和圆极化的贴片天线，其特征在于，包括：/n贴片，具有第一侧、第二侧、与第一侧相对立的第三侧以及与第二侧相对立的第四侧；/n接地板，形成在贴片的下方；/n第一金属连接线，与贴片的第一侧和接地板电性连接；/n第二金属连接线，与贴片的第二侧和接地板电性连接；/n第三金属连接线，与贴片的第三侧和接地板电性连接；/n第四金属连接线，与贴片的第四侧和接地板电性连接；/n所述贴片、第一金属连接线、接地板和第三金属连接线电性连通形成第一环形共振体，所述贴片、第二金属连接线、接地板和第四金属连接线电性连通形成第二环形共振体，所述第一环形共振体和第二环形共振体交叉设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型化和圆极化的贴片天线，其特征在于，包括：
贴片，具有第一侧、第二侧、与第一侧相对立的第三侧以及与第二侧相对立的第四侧；
接地板，形成在贴片的下方；
第一金属连接线，与贴片的第一侧和接地板电性连接；
第二金属连接线，与贴片的第二侧和接地板电性连接；
第三金属连接线，与贴片的第三侧和接地板电性连接；
第四金属连接线，与贴片的第四侧和接地板电性连接；
所述贴片、第一金属连接线、接地板和第三金属连接线电性连通形成第一环形共振体，所述贴片、第二金属连接线、接地板和第四金属连接线电性连通形成第二环形共振体，所述第一环形共振体和第二环形共振体交叉设置。


2.如权利要求1所述的小型化和圆极化的贴片天线，其特征在于，所述第一金属连接线、第二金属连接线、第三金属连接线和第四金属连接线均与矩形贴片和接地板垂直设置。


3.如权利要求2所述的小型化和圆极化的贴片天线，其特征在于，所述第一金属连接线与第三金属连接线对称设置，所述第二金属连接线与第四金属连接线对称设置，且第一环形共振体和第二环形共振体相互正交。


4.如权利要求3所述的小型化和圆极化的贴片天线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲龙跃，朴海燕，
申请(专利权)人：朴海燕，
类型：发明
国别省市：吉林;22