專利名稱：平面螺旋天線小型化設(shè)計的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面螺旋天線的應用，尤其涉及一種新穎的縮減平面螺旋天線尺 寸的方法。
背景技術(shù)：
近來，關(guān)于天線小型化技術(shù)的研究正引起越來越多的重視，研究人員提出了許多 不同的新方法來縮減天線的尺寸。在微帶天線的貼片或者地板上挖方形或者是十字形的縫 隙能夠有效縮減天線的尺寸。一種含有方形縫隙的微帶天線尺寸大約能縮減17%。如果采 用十字形縫隙，相應的尺寸縮減大約是23%。如果在微帶天線地板上挖十字縫隙，天線尺寸 能夠縮減陽％。以上這些技術(shù)都是應用在簡單微帶天線上面的。近來，平面螺旋天線在通 信系統(tǒng)中的應用引起了越來越多的關(guān)注。平面螺旋天線有超寬帶特性，圓極化能保持很好 的軸比，并且易于制作等優(yōu)點。但是只有很少的一些關(guān)于平面螺旋天線小型化方面的研究。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過引入貫穿介質(zhì)板的金屬探針，研制了一種小型化平面螺旋天線結(jié)構(gòu)。 與傳統(tǒng)天線相比，既有雙向輻射特性，又大大縮減了天線的尺寸。
該天線采用雙層結(jié)構(gòu)，通過光刻工藝制作，批量制造一致性好，且制造成本較低。
該種平面螺旋天線主要包括
一、上層與下層輻射貼片。
二、矩形接地板。
三、貫穿介質(zhì)板并連接上下兩層輻射貼片的金屬探針。
為保證批量生產(chǎn)性，本發(fā)明天線的上層和下層貼片以及金屬探針均可用導電金屬 制成。但是，為了保證良好的電氣性能，本發(fā)明的金屬材料須精密加工。


圖1為目前廣泛使用的常規(guī)平面螺旋天線的俯視圖2為本發(fā)明中實施例新型平面螺旋天線的俯視圖3為本發(fā)明中實施例新型平面螺旋天線結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明實施例與常規(guī)平面螺旋天線的實物對照
圖5為本發(fā)明圖4所示5種天線測試回波損耗比較圖6為本圖4所示常規(guī)平面螺旋天線實測方向圖7為本發(fā)明實施例新型64探針結(jié)構(gòu)天線實測方向圖。
具體實施方式
本發(fā)明所公開的天線小型化設(shè)計方法將常規(guī)的螺旋貼片分割成若干小片段，并將 一半小片段置于介質(zhì)板上層，另一半置于介質(zhì)板下層，通過金屬探針將上下兩層貼片片段連通。這樣，金屬探針的數(shù)量就決定了天線尺寸縮減的程度。通過增加金屬探針的數(shù)量，天 線的諧振頻點下降，天線的尺寸縮減。
以下給出了 4種新型結(jié)構(gòu)的平面螺旋天線以及常規(guī)結(jié)構(gòu)的實測結(jié)果。結(jié)構(gòu)參數(shù) rl = 15mm, r2 = 25mm, w = 5mm, Ll = 7mm, L2 = 86mm, a = 70mm, b = 92mm.每個探針的 半徑都是0. 3mm。新型結(jié)構(gòu)和常規(guī)結(jié)構(gòu)都采用了厚度2mm，介電常數(shù)2. 65的介質(zhì)板，并且饋 電都是采用了半徑為0. 5mm的同軸探針。由實測結(jié)果可以看出，對應常規(guī)結(jié)構(gòu)的天線諧振 頻率1. 53GHz, 16探針的諧振頻率縮小到1. 37GHz，32探針結(jié)構(gòu)縮小到1. 2GHz，64探針結(jié)構(gòu) 縮小到923MHz，1 探針結(jié)構(gòu)縮小到605MHz。從圖中可以看出，片段分割得越多，探針越密， 天線的諧振頻率縮小得就越多。
權(quán)利要求
1.平面微帶天線小型化設(shè)計方法，其特征在于通過將天線介質(zhì)板表面的輻射微帶線 切割成微小片段，并將其間隔分布于介質(zhì)板的上下層，通過金屬探針穿透介質(zhì)層進行電氣 連接，從而增加天線整體的電長度，在同樣的天線尺寸實現(xiàn)更低的天線工作頻率。
2.新型小型化平面螺旋天線，由附著在介質(zhì)板上下雙層的貼片通過金屬探針連接起來 構(gòu)成，其中包括上層貼片，下層貼片，金屬探針，其特征在于上層貼片，附著于介質(zhì)板的上層；下層貼片，附著于介質(zhì)板的下層；金屬探針，貫穿介質(zhì)板連接上下層貼片。
3.如權(quán)利要求2所述的新型小型化平面螺旋天線，其特征在于介質(zhì)板底層有一小型 矩形接地面，其中心通過同軸線饋電。
4.如權(quán)利要求2所述的新型小型化平面螺旋天線，其特征在于所有貼片，接地板，探 針都由金屬材料制成。
5.如權(quán)利要求2所述的新型小型化平面螺旋天線，其特征在于其貼片為螺旋形狀。
6.如權(quán)利要求2所述的新型小型化平面螺旋天線，其特征在于通過金屬探針連接上 下兩層的金屬貼片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能有效縮減平面螺旋天線尺寸的新方法，給出了一種改進型的平面螺旋天線設(shè)計。本發(fā)明將常規(guī)的螺旋天線貼片分割成若干小片段，并將這些金屬小片段在介質(zhì)板上下層間隔放置，通過金屬探針將上下兩層的貼片片段連通。通過增加金屬探針的數(shù)量，天線的諧振頻點下降，天線的尺寸縮減。我們制作了一個簡單的單圈螺旋貼片天線和相應的四個使用了本發(fā)明方法的新型天線結(jié)構(gòu)。通過仿真和實驗結(jié)果分析可見，當分割越多的片段，采用更多的探針，天線尺寸的縮減程度越大，天線的尺寸壓縮了超過80％。該型天線具有體積小、重量輕、易加工的優(yōu)點，是一種新型的具有低成本、小型化的平板天線，具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01Q1/38GK102035075SQ20101052077
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者尹斯星, 左中梁, 李書芳, 洪衛(wèi)軍, 鄧力 申請人:北京郵電大學