專利名稱：寬帶微帶天線及其饋電匹配裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通信的天線，尤其是，本發(fā)明涉及一種在無線電通信中用于發(fā)送/接收端的高頻帶天線，及其饋電匹配裝置和方法。
背景技術(shù)：
微帶天線是近幾年發(fā)展起來的一種新型天線，在飛機、雷達、寬帶網(wǎng)、衛(wèi)星、遙控搖測、射頻識別等許多領(lǐng)域得到了廣泛應用。附圖1是一種常見的微帶天線的透視圖，一般情況下，微帶天線包括作為基片的介質(zhì)板1，敷在介質(zhì)板1上的金屬薄層2作為貼片單元和在介質(zhì)板1上的金屬薄層2另一側(cè)的接地金屬板3。所述金屬薄層2是通過在介質(zhì)板1的表面上貼附一頂形狀的金屬薄片，或通過表面已覆金屬薄層的介質(zhì)板腐蝕出一定形狀的金屬薄層形成，這種制造方法比較簡單，但是由于這種結(jié)構(gòu)本身的特性，如介質(zhì)板的厚度較厚時，會導致該天線重量大，成本增加，加大了介質(zhì)的損耗。同時，這種結(jié)構(gòu)的微帶天線帶寬很窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供一種頻帶較寬，增益大，重量輕的寬帶微帶天線，以及與之饋電匹配裝置和方法。
在本發(fā)明一實施例中，寬帶微帶天線，包括接地板和微帶貼片單元，其中所述接地板與微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件用于支撐和保持兩者之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線，其中所述微帶貼片單元包括介質(zhì)板，和涂覆在介質(zhì)板一側(cè)上的金屬薄層，所述介質(zhì)板對金屬薄層起支撐作用。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線，其中所述微帶貼片單元由金屬薄板組成。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線，其中所述接地板為金屬板。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線，其中所述支撐元件與所述接地板和微帶貼片單元之間相互絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電匹配裝置，包括接地板和微帶貼片單元，其中所述接地板與微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐，同軸饋線穿過接地板與微帶貼片單元電連接。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置，其中所述同軸饋線的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置，其中所述同軸饋線的內(nèi)芯穿過微帶貼片單元伸出。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置，其中所述同軸饋線的外芯在微帶貼片單元和接地板之間，與接地板相連并且延伸至接地板外側(cè)與接頭連接。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，包括步驟如下(1)用金屬薄板形成微帶貼片單元；(2)將所述微帶貼片單元通過支撐元件與接地板以預定間隔連接；(3)在所述接地板上預定通孔位置安裝匹配饋電裝置，同軸饋線內(nèi)芯從接地板的底面穿入，并延伸至與微帶貼片單元電連接，而同軸饋線外芯與接地板相連。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中所述微帶貼片單元是通過在介質(zhì)板的表面上貼附一定形狀的金屬薄片而形成的。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中所述微帶貼片單元是通過表面已覆金屬薄層的介質(zhì)板腐蝕出一定形狀的金屬薄層而形成。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中所述微帶貼片單元由金屬薄板形成。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中所述同軸饋線的內(nèi)芯穿過微帶貼片單元而伸出。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中所述同軸饋線的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線，包括，接地板和微帶貼片單元，其中所述接地板與多個微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件用于支撐和保持兩者之間的距離，且所述支撐元件與所述接地板和微帶貼片單元之間相互絕緣，每個微帶貼片單元之間間隔一定距離，多個微帶貼片單元組成天線陣。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，由于采用空氣作為介質(zhì)，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)接地板和微帶貼片單元之間的距離，結(jié)合微帶貼片單元的尺寸變化，可以制成適合不同需要的各種頻帶寬度的天線，而且對天線自身的重量和成本影響不大，特別適用于航天，飛機，射頻識別技術(shù)等的使用。本實用新型的該天線采用底饋方式，由于使饋入阻抗與所述饋線的阻抗相同，因此，能夠獲得。饋電與天線相匹配，減少輻射損耗，提高效率。
本發(fā)明的寬帶微帶天線及其匹配的饋電匹配裝置和方法的其他細節(jié)和特點可通過閱讀下文，及結(jié)合附圖詳加描述的實施例即可清楚明了。


圖1是現(xiàn)有微帶天線的透視圖；圖2是發(fā)明寬帶微帶天線的俯視圖；圖3是發(fā)明寬帶微帶天線的側(cè)視圖；圖4是發(fā)明寬帶微帶天線的饋電裝置的示意圖；圖5是發(fā)明寬帶微帶天線的饋電裝置的局部放大圖。
圖中相同的附圖標記，表示相同或者相似的部件。
具體實施例方式
本發(fā)明采用空氣介質(zhì)，由于空氣具有小于除空氣之外的其他介質(zhì)的介電常數(shù)εr，根據(jù)微帶天線理論，微帶天線帶寬BW~1ϵrhλ0]]>其中BW是頻帶寬度，W是微帶貼片單元的寬度，εr是所用介質(zhì)的介電常數(shù)，h是介質(zhì)的厚度，λ0是發(fā)射微波的波長。在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中，傳輸介質(zhì)采用介質(zhì)板1，其介電常數(shù)是εr，厚度是h，可計算出其頻帶寬度。本發(fā)明是采用空氣介質(zhì)，其介電常數(shù)εr與其它介質(zhì)相比最小，因此可以顯著增加頻帶寬度，同時，增加介質(zhì)厚度，不會增加貼片單元的重量和成本。
根據(jù)本發(fā)明的上述原理所設(shè)計的寬帶微帶天線的一實施例，如圖2，圖3所示，本發(fā)明的寬帶微帶天線，包括，接地板3和微帶貼片單元5，其中所述微帶貼片單元5由介質(zhì)板1和置于介質(zhì)板1上的金屬貼片組成，在另一實施例中，所述微帶貼片單元5也可以由薄金屬片組成。接地板3與微帶貼片單元5間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件6用于支撐和保持兩者之間的距離。兩者之間的距離根據(jù)需要和計算得出。所述計算是本領(lǐng)域的公知常識，饋電點4為饋入本天線的電信號位置。當電信號饋入本天線時，在一定頻段上形成諧振，電磁波便透過微帶貼片單元5的輻射邊和接地板3之間的縫隙輻射出去。
在本發(fā)明的一實施例中，支撐元件6與微帶貼片單元5和接地板3之間相互絕緣。微帶貼片單元5的金屬貼片可以面對接地板3，也可以背向接地板3。
本發(fā)明的寬帶微帶天線，通過設(shè)計不同的諧振尺寸可以用于500MHz～2GHz的頻帶范圍。
在本發(fā)明的另一實施例中，微帶貼片單元5可以由薄金屬片組成。接地板3為金屬板。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置，如圖4，圖5所示，是本發(fā)明寬帶微帶天線的饋電裝置的示意圖，本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置，包括，接地板3和微帶貼片單元5，其中接地板3與微帶貼片單元5間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐6，同軸饋線7穿過接地板3與微帶貼片單元5電連接。同軸饋線7的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗相匹配或者相同。從而實現(xiàn)最佳傳輸，減少損耗，提高輻射效率。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電裝置的另一實施例，其中所述同軸饋線7的內(nèi)芯8穿過微帶貼片單元5伸出。而同軸饋線7的外芯在微帶貼片單元5和接地板3之間，及接地板3外側(cè)延伸。其端部與一個接頭11連接，接頭11的另一端通過電纜和插頭12與外界連接。這樣既達到適合匹配又減少了輻射損耗。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，包括步驟如下(1)用金屬薄板形成微帶貼片單元；(2)將所述微帶貼片單元5通過支撐元件6與接地板3連接，相隔預定間隔；(3)在安裝支撐元件6的過程中，在所述接地板上預定通孔位置上安裝饋電匹配裝置，這樣，同軸饋線7的內(nèi)芯就從接地板的底面穿入，并延伸至與微帶貼片單元電連接。而同軸饋線7的外芯與接地板相連。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法中，微帶貼片單元5是通過在介質(zhì)板1的表面上貼附一定形狀的金屬薄片而形成的?；蛘呶зN片單元5是通過表面已覆金屬薄層的介質(zhì)板1腐蝕出一定形狀的金屬薄層而形成。
根據(jù)本發(fā)明的寬帶微帶天線的饋電方法，其中同軸饋線7的內(nèi)芯穿過微帶貼片單元5而伸出其上表面。同軸饋線7的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗匹配。從而實現(xiàn)最佳傳輸，減少損耗，提高輻射效率。
通過上述描述完成對本發(fā)明寬帶微帶天線的基本單元的設(shè)計，使用合適的功率分配器或匹配電路與多個該基本單元組成多單元的天線陣。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的范圍和構(gòu)思的前提下，各種其它改進是顯而易見且容易實現(xiàn)的。因此，以下所附的權(quán)利要求書的范圍并不限于以上的描述，該權(quán)利要求書應被視為更寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種寬帶微帶天線，包括，接地板和微帶貼片單元，其中所述接地板與微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件用于支撐和保持兩者之間的距離，接地板和微帶貼片單元之間相互絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶微帶天線，其特征在于所述微帶貼片單元包括介質(zhì)板，和涂覆在介質(zhì)板一側(cè)上的金屬薄層，所述介質(zhì)板對金屬薄層起支撐作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶微帶天線，其特征在于所述微帶貼片單元由金屬薄板組成。
4.一種寬帶微帶天線的饋電匹配裝置，包括接地板和微帶貼片單元，其中所述接地板與微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐，同軸饋線穿過接地板與微帶貼片單元電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶微帶天線的饋電裝置，其特征在于所述同軸饋線的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的饋電裝置，其中所述同軸饋線的內(nèi)芯穿過微帶貼片單元伸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的饋電裝置，其中所述同軸饋線的外芯在微帶貼片單元和接地板之間，與接地板相連并且延伸至接地板外側(cè)。
8.一種寬帶微帶天線的饋電方法，包括步驟如下(1)用金屬薄板形成微帶貼片單元；(2)將所述微帶貼片單元通過支撐元件與接地板連接，相隔預定間隔；(3)在安裝支撐元件的過程中，在所述接地板上預定通孔位置上安裝饋電匹配裝置，這樣，同軸饋線的內(nèi)芯就從接地板的底面穿入，并延伸至與微帶貼片單元電連接。而同軸饋線7的外芯與接地板相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述同軸饋線的內(nèi)芯穿過微帶貼片單元而伸出，所述同軸饋線的設(shè)置，使得饋入阻抗與所述饋線的阻抗匹配。
10.一種寬帶微帶天線，包括，接地板和微帶貼片單元，其特征在于所述接地板與多個微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件用于支撐和保持兩者之間的距離，且所述支撐元件與所述接地板和微帶貼片單元之間相互絕緣，每個微帶貼片單元之間間隔一定距離，多個微帶貼片單元組成天線陣。
全文摘要
一種寬帶微帶天線及其饋電匹配裝置和方法，包括接地板和微帶貼片單元，接地板與微帶貼片單元間隔一定距離，它們之間至少設(shè)置一個支撐元件用于支撐和保持兩者之間的距離，且支撐元件與接地板和微帶貼片單元之間相互絕緣。寬帶微帶天線的饋電匹配裝置，同軸饋線穿過接地板與微帶貼片單元電連接。同軸饋線的設(shè)置，使得饋點處輸入阻抗與饋線的阻抗相匹配。由于采用空氣作為介質(zhì)，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)接地板和微帶貼片單元之間的距離，結(jié)合微帶貼片單元的尺寸變化，可以制成適合不同需要的各種頻帶寬度的天線，而對天線自身的重量和成本影響很小，本發(fā)明的該天線采用的饋電方式，匹配效果好，能夠減少輻射損耗，提高輻射效率。
文檔編號H01Q21/00GK1731626SQ20051009296
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者寧煥生, 薛明華, 劉文明, 王寶發(fā), 劉鐵軍 申請人:寧煥生