一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线制造技术

本发明专利技术介绍了一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其包括介质基板、U型金属贴片、金属接地板和同轴馈电结构；所述U型金属贴片设置在介质基板上，所述金属接地板设置在介质基板底部，所述同轴馈电结构设置在介质基板中；所述U型金属贴片包括六个U型贴片，所述六个U型贴片分为三组，由外向内，最外层的是反射贴片，第二个是馈电激励贴片，内侧四个是引向贴片；所述六个U型贴片均向上呈开口状态。本申请采用微带结构设计的低剖面天线，采用金属贴片的方式，实现了天线的高增益化、单向辐射特性、集成化和小型化，同时实现其便于加工和易于调整等特性。和易于调整等特性。和易于调整等特性。

【技术实现步骤摘要】
一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线


[0001]本专利技术属于基本电气元件中的天线领域，具体涉及一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线。

技术介绍

[0002]卫星和通信技术近年来发展非常迅速，卫星广播也在我国普及开来，Ku波段卫星数字广播相比其他更低波段具备体积小，地面干扰小，抗其他频率电磁波干扰能力强，对接收环境要求低等优点。目前在通信传输大的信息量时，微波的低频段资源非常拥挤，只能转向Ku波段和Ka波段等高频段来传输大信息量，因此研究Ku波段的天线有着实际的应用意义。
[0003]其中口径耦合馈电在Ku波段天线中应用非常广泛，Polar于1985年提出口径耦合的馈电方式，这种方式有许多的优点，使馈电部分与辐射部分分置在接地板的两侧，可以有效抑制馈电网络的寄生辐射对天线方向图的影响，有较高的隔离度和低交叉极化的特性，并且合理调整耦合缝隙的结构和尺寸有助于提高天线的阻抗带宽。同时口径耦合馈电克服了传统馈电方式中的许多缺点，避免了同轴线馈电引入的电感，也减少了馈电网络产生的寄生辐射等，不会破坏微带天线低剖面特性，有紧凑的天线结构，易于与电路集成，众多优点使口径耦合馈电方式越来越受到人们的青睐。同时喇叭天线、反射面天线等结构天线具有高增益，通过阵列获得高增益是传统技术手段之一，但阵列天线由于具有多个辐射单元，天线体积往往比较大，而喇叭天线和反射面天线是立体结构天线，天线的剖面太高，实践应用极不方便。
[0004]同时由于微带天线具有体积小、重量轻、低剖面、易于加工与易于电路集成等诸多优点，其在一定程度上克服了传统抛物面天线体积和质量大、造价高、不易与移动载体共形、不满足家庭个体接收小型化需求等缺点，所以微带天线在通信和雷达等领域应用很广泛。然而微带天线同样有频带窄、效率低、增益和功率容量比较小等缺点，在很多应用中限制了微带天线的使用。
[0005]中国专利CN107785671B公开了一种频率可重构微带贴片八木天线，包括三层结构，第一层结构包括第一层介质基板，在第一层介质基板的上表面设置耦合微带线、直流偏置电路和金属通孔，在第一层介质基板的下表面安装阻抗变换线、反射贴片、有源贴片和引向贴片重构方法为向液晶材料两端加入直流电压，直流电压由T型偏置器通过金属通孔加载在有源贴片下方的介质，即液晶材料两端，改变直流偏置电路的电压即可改变液晶材料的有效介电常数，从而改变八木天线工作频率。其频率重构方便，该重构天线易于集成，降低了加工难度，还能让主瓣波束集中在边射方向和端射方向之间，接收信号效果更好。
[0006]中国专利CN106961022A公开了一种基于人工电磁结构的小型化倾斜波束微带八木天线，属于天线
该天线由多层结构组成：自下而上依次为金属接地板、下层介质、中间层金属贴片EBG阵列，上层介质，顶层金属贴片。其提供的微带八木天线中引入EBG结构，使得微带八木天线的特征更加明显，增大了普通微带八木天线的主瓣偏移角度；还可
实现天线的小型化设计，在相同的外型尺寸下，可实现工作频点向低频移动。
[0007]但因为Ku波段天线的结构形式不合理，其并没有采用平面结构天线以及元平面天线在Ku波段没有较好的辐射特性等固有缺陷，就导致了Ku波段天线的体积过大，天线立体剖面过高。因此设计一款高度集成化和小型化的Ku波段天线就显得尤为重要。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，以求设计一款辐射方向偏离介质基板法线方向且具有高增益的，进而实现天线的小型化和集成化。
[0009]为达到上述效果，本专利技术设计一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线。
[0010]一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其包括介质基板、U型金属贴片、金属接地板和同轴馈电结构；
[0011]所述U型金属贴片设置在介质基板上；
[0012]所述金属接地板设置在介质基板底部；
[0013]所述同轴馈电结构设置在介质基板中。
[0014]优选地，所述U型金属贴片包括六个U型贴片，所述六个U型贴片分为三组，由外向内，最外层的是反射贴片，第二个是馈电激励贴片，内侧四个是引向贴片。
[0015]优选地，所述同轴馈电结构包括圆形非金属化区域和圆形非金属化过孔；
[0016]所述圆形非金属化区域为金属接地板中设置的中空区域；
[0017]所述圆形非金属化过孔为介质基板中设置的中空孔；
[0018]所述圆形非金属化过孔和圆形非金属区域的圆心重合。
[0019]优选地，所述六个U型贴片均向上呈开口状态；
[0020]所述六个U型贴片的边宽度都相同；
[0021]所述单个U型贴片的三个边长度相等，每边的长度大于宽度。
[0022]优选地，所述六个U型贴片的几何中心与介质基板上表面的几何中心重合。
[0023]优选地，所述相邻U型贴片的间距相等，所述六个U型贴片从外向内边长等距递减。
[0024]优选地，所述同轴馈电结构的几何中心与馈电激励贴片下侧边的几何中心重合。
[0025]优选地，所述金属接地板是覆盖在介质基板背面的金属贴片；
[0026]所述金属接地板的几何大小与介质基板表面相同；
[0027]所述金属接地板与介质基板均为正方形。
[0028]优选地，所述圆形非金属化过孔的高度等于介质基板的厚度。
[0029]优选地，所述介质基板的材料为聚四氟乙烯FR4；所述介质基板的材料介电常数为4.4
±
5％，损耗角正切为0.02
±
2％。
[0030]优选地，对天线实物模型进行实验测试时，需要将SMA接头的内芯通过非金属化过孔与上表面的馈电激励贴片连接。SMA接头的外侧接地板金属结构与圆形非金属区域外侧的金属接地板连接起来，便可进行测试。
[0031]本申请的优点和效果如下：
[0032]1、本申请采用微带结构设计的低剖面天线，采用金属贴片的方式，实现了天线的集成性，同时实现其便于加工，极化特性以及易于调整等特性；同时实现了结合高增益天
线、小型化天线、单向辐射特性、以及最大辐射方向偏离天线平面法线方向于一体的全新的辐射结构，即多U型贴片间的辐射、引向和反射作用。
[0033]2、本申请采用统一的U型辐射结构和加载结构，将直线臂两端弯曲，极大的减小了天线的几何尺寸，实现了天线的小型化和集成化，即设计了一款平面小型化微带天线。
[0034]3、本申请采用类八木结构，改变传统微带天线的最大辐射方向：垂直于介质基板平面，提高天线辐射增益，设计一款辐射方向偏离介质基板法线方向且具有高增益的Ku波段天线。
[0035]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
[0036]根据下文结合附图对本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其特征在于，其包括介质基板(11)、U型金属贴片、金属接地板(17)和同轴馈电结构；所述U型金属贴片设置在介质基板(11)顶部；所述金属接地板(17)设置在介质基板(11)底部；所述同轴馈电结构设置在介质基板(11)中。2.根据权利要求1所述的一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其特征在于，所述U型金属贴片包括六个U型贴片，所述六个U型贴片分为三组，由外向内，最外层的是反射贴片(12)，第二个是馈电激励贴片(13)，内侧四个是引向贴片(14)。3.根据权利要求1所述的一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其特征在于，所述同轴馈电结构包括圆形非金属化区域(15)和圆形非金属化过孔(16)；所述圆形非金属化区域(15)为金属接地板(17)中设置的中空区域；所述圆形非金属化过孔(16)为介质基板(11)中设置的中空孔；所述圆形非金属化过孔(16)和圆形非金属化区域(15)的圆心重合。4.根据权利要求2所述的一款平面U型贴片结构高增益Ku波段微带类八木天线，其特征在于，所述六个U型贴片均向上呈开口状态；所述六个U型贴片的边宽度都相同；所述单个U型贴片的三个边长度相等，每边的长度大于宽度。5.根据权利要求2或4任一项所述的一款平面U型贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，李海雄，刘汉烨，白艳艳，张凯煜，韩贝，卢磊，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：