本實(shí)用新型涉及射頻天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單片雙頻寬帶貼片天線。

背景技術(shù)：

微帶天線，作為一種廣泛應(yīng)用的天線形式，相比其他形式的天線更易實(shí)現(xiàn)小型化。傳統(tǒng)的微帶天線要實(shí)現(xiàn)雙頻段工作的基本方式可分為兩類(lèi)：?jiǎn)纹ㄅc多片法。單片法是用一個(gè)貼片的不同模式同時(shí)工作或利用加載切角微擾來(lái)形成兩個(gè)不同的諧振頻率。多片法利用諧振頻率不同的多個(gè)貼片來(lái)工作，對(duì)一層饋電，另一層貼片通過(guò)開(kāi)槽耦合饋電，從而形成兩個(gè)不同的諧振峰。

對(duì)于單片法而言，由于沒(méi)有采用電容耦合饋電，因此帶寬較小，增益較低，并且由于引入切角導(dǎo)致天線的不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致圓極化性能較差。對(duì)于雙片法而言，雖然帶寬比單片法有所提高，但是由于結(jié)構(gòu)上為多層，不同層之間的耦合較弱，因此帶寬還是較窄；另外，由于在一層開(kāi)槽，導(dǎo)致上層會(huì)對(duì)下層的輻射有一定影響，也會(huì)使得輻射的增益降低，并且為多層結(jié)構(gòu)不利于天線的小型化。

綜上所述，若想采用單片法實(shí)現(xiàn)雙頻圓極化天線，如何提高天線的帶寬并避免開(kāi)槽帶來(lái)的增益降低和貼片切角引起的軸比性能差等問(wèn)題，是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；而采用多片法則存在天線體積大、成本高的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種單片雙頻寬帶貼片天線，用于提高天線的帶寬并避免開(kāi)槽帶來(lái)的增益降低貼片切角引起的軸比性能差等問(wèn)題，使精確導(dǎo)航定位天線小型化。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種單片雙頻寬帶貼片天線，包括設(shè)置在底層的接地板，放置于所述接地板上的電介質(zhì)板，放置于所述電介質(zhì)板上，用于產(chǎn)生第一頻段的十字形微帶貼片和環(huán)繞于所述十字形微帶貼片外周，用于產(chǎn)生第二頻段環(huán)形微帶貼片；

所述十字形微帶貼片與所述接地板之間設(shè)置有電容，所述十字形微帶貼片上設(shè)置有饋電過(guò)孔，所述饋電過(guò)孔內(nèi)設(shè)置有饋電探針，所述電介質(zhì)板設(shè)置有用于所述電容和所述饋電探針穿過(guò)的通孔，所述電容與所述十字形微帶貼片之間留有預(yù)定間距；

所述環(huán)形微帶貼片與所述電介質(zhì)板之間設(shè)置有金屬圓片，所述電介質(zhì)板設(shè)置有凹槽，用于容納所述金屬圓片，所述金屬圓片與所述饋電探針之間通過(guò)水平帶狀金屬線相連接。

優(yōu)選地，所述電容的數(shù)量為4個(gè)，則相應(yīng)地所述金屬圓片的數(shù)量為4個(gè)，所述電容分別設(shè)置在所述十字形微帶貼片的4個(gè)分支的末端的正下方且相對(duì)于所述十字形微帶貼片的中心對(duì)稱(chēng)分布。

優(yōu)選地，所述接地板為方形，中心處設(shè)置有短路探針，所述短路探針穿透所述電介質(zhì)板和所述十字形微帶貼片的中心。

優(yōu)選地，所述饋電探針以所述短路探針為中心，順時(shí)針對(duì)稱(chēng)分布，且輸入功率相同，輸入相位分別為0°，90°，180°和和270°；

其中，所述饋電過(guò)孔的直徑大于對(duì)應(yīng)的饋電探針的直徑。

優(yōu)選地，所述電容與所述饋電過(guò)孔所在的連線與所述水平帶狀金屬線在水平方向上的夾角為45°。

優(yōu)選地，所述接地板上設(shè)置有4個(gè)槽，4個(gè)所述槽對(duì)稱(chēng)分布于所述接地板的中心周?chē)?/p>

本實(shí)用新型所提供的單片雙頻寬帶貼片天線，十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片為兩個(gè)獨(dú)立的貼片，同時(shí)設(shè)置在一塊電介質(zhì)板上，二者通過(guò)水平帶狀金屬線連接，十字形微帶貼片單獨(dú)工作可以產(chǎn)生第一頻段，環(huán)形微帶貼片獨(dú)立工作時(shí)產(chǎn)生第二頻段，在接地板與十字形微帶貼片之間增加電容，可以降低天線的工作頻率，同時(shí)十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片在同一平面內(nèi)，也能實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型提供的天線只需要單層貼片，處于同一層面的十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片能夠獨(dú)立產(chǎn)生各自頻段的輻射，而且兩個(gè)輻射頻段都具有較大的帶寬和增益，可以覆蓋在運(yùn)行四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的L1和L2頻段，有利于精確導(dǎo)航定位終端的小型化發(fā)展。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖做簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單片雙頻寬帶貼片天線的俯視圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單片雙頻寬帶貼片天線的側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種十字形貼片的俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種接地板的俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線的回波損耗圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在1.174GHz-1.284GHz頻段范圍內(nèi)xz和xy截面上的增益方向圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在最大增益方向時(shí)的軸比；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在1.550GHz-1.634GHz頻段范圍內(nèi)xz和xy截面上的增益方向圖；

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種天線在最大增益方向時(shí)的軸比。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型的核心是提供一種單片雙頻寬帶貼片天線，用于避免開(kāi)槽帶來(lái)的增益降低的問(wèn)題。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單片雙頻寬帶貼片天線的俯視圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單片雙頻寬帶貼片天線的側(cè)視圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種十字形貼片的俯視圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種接地板的俯視圖。

單片雙頻寬帶貼片天線包括設(shè)置在底層的接地板8，放置于接地板8上的電介質(zhì)板3，放置于電介質(zhì)板3上，用于產(chǎn)生第一頻段的十字形微帶貼片1和環(huán)繞于十字形微帶貼片1外周，用于產(chǎn)生第二頻段環(huán)形微帶貼片2；

十字形微帶貼片1與接地板8之間設(shè)置有電容5，十字形微帶貼片1上設(shè)置有饋電過(guò)孔7，饋電過(guò)孔內(nèi)設(shè)置有饋電探針6，電介質(zhì)板3設(shè)置有用于電容5和饋電探針6穿過(guò)的通孔，電容5與十字形微帶貼片1之間留有預(yù)定間距；

環(huán)形微帶貼片2與電介質(zhì)板3之間設(shè)置有金屬圓片4，電介質(zhì)板3設(shè)置有凹槽，用于容納金屬圓片4，金屬圓片4與饋電探針6之間設(shè)置有水平帶狀金屬線9。

如圖4所示，在具體實(shí)施中，接地板8的大小可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，例如接地板8可以設(shè)置為方形。

電介質(zhì)板3可以設(shè)置為圓柱形?？梢岳斫獾氖牵拥匕?如果是方形，則邊長(zhǎng)L3可以為50mm，電介質(zhì)板3的半徑R3可以為30mm。作為優(yōu)選地實(shí)施方式，電介質(zhì)板3為圓柱形單層雙面覆銅板。電介質(zhì)板3的厚度為W2，W2為5mm。電介質(zhì)板3可以選用TP_2微波材料，相對(duì)介電常數(shù)為4.5，正切損耗為0.001。

十字形微帶貼片1每一塊長(zhǎng)L為9.175mm，寬W為10mm，則十字形微帶貼片1的整體長(zhǎng)度為28.35mm。

電容5可以為圓柱形金屬，電容5分布在十字形微帶貼片1的下方，電容5的一端通過(guò)電介質(zhì)板3與地板8連接，另一端與十字形微帶貼片1留有預(yù)定間距，在一種具體實(shí)施方式中，電容5如果為圓柱形金屬，則直徑R5為4mm；預(yù)定間距可以為0.5mm，如圖2中W4為電容5的高度，W4近似為4.5mm，電介質(zhì)板3的厚度為W2，W2為5mm。

環(huán)形微帶貼片2環(huán)繞于十字形微帶貼片1的外周，內(nèi)半徑R1為17.8mm，外半徑R2為22.8mm。金屬圓片4設(shè)置在環(huán)形微帶貼片2的下方，如圖1所示，金屬圓片4的直徑為R4為5mm，厚度為0.1mm。水平帶狀金屬線9，用于連接金屬圓片4和饋電探針6，在一種具體實(shí)施方式中，水平帶狀金屬線9的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2為19mm，寬為0.5mm，厚度為0.1mm的金屬引線。如圖2所示，饋電探針6的高度W5為6mm。

在具體實(shí)施中，十字形微帶貼片1能夠單獨(dú)產(chǎn)生第一頻段和環(huán)形微帶貼片2能夠單獨(dú)產(chǎn)生第二頻段，二者之間的諧振也會(huì)產(chǎn)生耦合，耦合的效果會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)頻段，而兩塊貼片又分別各自有饋電輸入，這樣通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，就能使得兩個(gè)頻段的帶寬相應(yīng)地增大。

通過(guò)設(shè)置電容5使得十字形微帶貼片1產(chǎn)生的第一頻段在一個(gè)可調(diào)的范圍，如果沒(méi)有該電容，那么兩塊貼片產(chǎn)生的頻段間隔就是固定的，而增設(shè)了電容5后就會(huì)使得第一頻段降低，可根據(jù)自己的需求任意調(diào)節(jié)頻段，例如，通過(guò)調(diào)節(jié)使得頻段滿足衛(wèi)星導(dǎo)航的頻段要求，但不限于衛(wèi)星導(dǎo)航，其它頻段也適用。

可以理解的是，圖1中，電容5對(duì)稱(chēng)設(shè)置有4個(gè)只是其中的一種具體實(shí)施方式，在其它實(shí)施例中，還可以是2個(gè)電容5，只不過(guò)4個(gè)電容5相對(duì)于2個(gè)電容5來(lái)說(shuō)帶寬較高，并且圓極化性能較好。

本實(shí)施例提供的單片雙頻寬帶貼片天線，十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片為兩個(gè)獨(dú)立的貼片，同時(shí)設(shè)置在一塊電介質(zhì)板上，二者通過(guò)水平帶狀金屬線連接，十字形微帶貼片單獨(dú)工作可以產(chǎn)生第一頻段，環(huán)形微帶貼片獨(dú)立工作時(shí)產(chǎn)生第二頻段，在接地板與十字形微帶貼片之間增加電容，可以降低天線的工作頻率，同時(shí)十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片在同一平面內(nèi)，也能實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型提供的天線只需要一塊電介質(zhì)板，并且十字形微帶貼片與環(huán)形微帶貼片無(wú)需開(kāi)槽就可以實(shí)現(xiàn)雙頻段工作，且增益較高。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，電容5的數(shù)量為4個(gè)，則相應(yīng)地金屬圓片4的數(shù)量為4個(gè)，電容5分別設(shè)置在十字形微帶貼片1的4個(gè)分支的末端的正下方且相對(duì)于十字形微帶貼片1的中心對(duì)稱(chēng)分布。

可以理解的是，電容5的參數(shù)都是相同的。具體實(shí)施方式參見(jiàn)上文描述。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，接地板8為方形，中心處設(shè)置有短路探針10，短路探針10穿透電介質(zhì)板3和十字形微帶貼片1的中心。

短路探針10與饋電探針6的尺寸相同，連接接地板8與十字形微帶貼片1，使中心點(diǎn)電位為0，從而控制相位中心的穩(wěn)定。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，饋電探針6以短路探針10為中心，順時(shí)針對(duì)稱(chēng)分布，且輸入功率相同，輸入相位分別為0°，90°，180°和和270°；

其中，饋電過(guò)孔7的直徑R7大于對(duì)應(yīng)的饋電探針6的直徑R6。

在具體實(shí)施中，金屬圓片4其實(shí)是一種電容耦合饋電方式，相當(dāng)于從接地板8給輸入信號(hào)，一部分通過(guò)同軸探針6給十字形微帶貼片1饋電，另一部分通過(guò)水平帶狀金屬線9連接金屬圓片4給環(huán)形微帶貼片2饋電；而兩種饋電方式都不是直接連接到貼片上的，十字形微帶貼片1上留有饋電過(guò)孔7，該孔要比饋電探針6內(nèi)徑寬，兩者不接觸，留有空隙構(gòu)成電容耦合饋電；對(duì)于環(huán)形微帶貼片2而言，金屬圓片4與環(huán)形微帶貼片2之間留有空隙構(gòu)成電容耦合饋電。

本實(shí)施例中，饋電探針6為4個(gè)，采用四點(diǎn)耦合饋電，極大地提高了天線的圓極化性能。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，電容5與饋電過(guò)孔7所在的連線與水平帶狀金屬線9在水平方向上的夾角為45°。

如圖1所示，電容5和饋電過(guò)孔7在豎直的Y軸上，水平帶狀金屬線9與Y軸上的夾角θ為45°。可以理解的是，該夾角θ為45°只是其中的一種具體實(shí)施方式，在其它實(shí)施例中，還可以是其它數(shù)值，經(jīng)過(guò)仿真研究表明，只要θ≤50°的圓極化性能均較好。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，金屬圓片4的直徑與環(huán)形微帶貼片2的寬度相同。

如圖1所示，金屬圓片4的直徑R4為5mm，環(huán)形微帶貼片2的寬度也為5mm。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，接地板8上設(shè)置有4個(gè)槽11，4個(gè)槽11對(duì)稱(chēng)分布于接地板8的中心周?chē)?/p>

可以理解的是，接地板的中心就是短路探針10的位置，4個(gè)槽11為柱形槽直徑R11為3mm，厚度為1mm。通過(guò)增4個(gè)圓柱形槽可以加載激勵(lì)。

作為優(yōu)選地實(shí)施方式，金屬圓片4與環(huán)形微帶貼片2的間距為1mm。

如圖2所示，電介質(zhì)板3厚度為5mm，金屬圓片4與電介質(zhì)板3的地板的間距W3為近似為4mm，則金屬圓片4與環(huán)形微帶貼片2的間距為1mm。

為了驗(yàn)證本實(shí)用新型中提供的天線的性能，下文中對(duì)于天線的性能進(jìn)行仿真測(cè)試。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線的回波損耗圖。如圖5所示在1.174GHz-1.284GHz頻段范圍內(nèi)，射頻端口的S11小于-10dB，中心頻率1.225GHZ，射頻端口的S11小于-30dB；在1.550GHz-1.634GHz頻段范圍內(nèi)，射頻端口的S11小于-10dB，中心頻率1.582GHz處，射頻端口的S11小于-25dB。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在1.174GHz-1.284GHz頻段范圍內(nèi)xz和xy截面上的增益方向圖。如圖6所示，在以1.225GHZ為中心頻率的該頻段內(nèi)，水平方向范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)360°全方位覆蓋。最大增益為5.34dB，xz和xy截面的增益方向圖基本一致，表現(xiàn)出一致地對(duì)稱(chēng)性。

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在最大增益方向時(shí)的軸比。如圖7所示，在仰角θ≤50°范圍內(nèi)，軸比均小于1dB。說(shuō)明具有很好的圓極化性能。

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種天線在1.550GHz-1.634GHz頻段范圍內(nèi)xz和xy截面上的增益方向圖。如圖8所示，在以1.582GHz為中心頻率的該頻段內(nèi)，水平方向范圍內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)360°全方位覆蓋。最大增益為5.27dB，xz和xy截面的增益方向圖基本一致，表現(xiàn)出一致地對(duì)稱(chēng)性。

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種天線在最大增益方向時(shí)的軸比。由圖可知，在仰角θ≤50°范圍內(nèi)，軸比均小于2dB。軸比性能良好。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的單片雙頻寬帶貼片天線進(jìn)行了詳細(xì)介紹。說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。