申请/专利权人：中山大学

申请日：2018-06-14

公开（公告）日：2018-11-13

公开（公告）号：CN108808235A

主分类号：H01Q1/38(2006.01)I

分类号：H01Q1/38(2006.01)I;H01Q1/48(2006.01)I;H01Q1/50(2006.01)I;H01Q19/30(2006.01)I

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2021.02.05#发明专利申请公布后的驳回;2018.12.07#实质审查的生效;2018.11.13#公开

摘要：本发明公开了一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，包括金属地板和介质板，介质板设置在金属地板的上方，在介质板上表面分别贴有第一、第二、第三矩形贴片，在贴片外边缘处均设有过短路过孔；第一贴片、第一贴片区域的介质板以及第一贴片上设置的短路过孔组成反射器；第二贴片、第二贴片区域的介质板以及第二贴片上设置的短路过孔组成驱动单元；第三贴片、第三贴片区域的介质板以及第三贴片上设置的短路过孔组成引向器；反射器和引向器分别通过一段微带连接线与驱动单元相连接；在驱动单元上与驱动单元中心水平的位置上设有馈电探针，且穿过介质板与驱动单元连接。本发明实现了水平面上的垂直极化以及高前后比的端射辐射，提供了较宽的工作频带。

主权项：1.一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，包括金属地板和介质板，所述介质板设置在金属地板的上方，在介质板上表面分别贴有第一矩形贴片、第二矩形贴片和第三矩形贴片，所述第一矩形贴片和第二矩形贴片之间设有缝隙、第三矩形贴片和第二矩形贴片之间也设有缝隙，所述第一贴片、第二贴片和第三贴片外边缘处均设有过短路过孔；所述第一贴片、第一贴片区域的介质板以及第一贴片上设置的短路过孔组成反射器；所述第二贴片、第二贴片区域的介质板以及第二贴片上设置的短路过孔组成驱动单元；所述第三贴片、第三贴片区域的介质板以及第三贴片上设置的短路过孔组成引向器；所述反射器和引向器分别通过一段微带连接线与驱动单元相连接；在驱动单元上与驱动单元中心水平的位置上设有馈电探针，所述馈电探针设置在靠近引向器的一侧，且穿过介质板与驱动单元连接。

全文数据：一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线技术领域[0001]本发明涉及通讯天线领域，特别涉及一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线。背景技术[0002]传统的介质集成波导缝隙天线通过在介质集成波导的宽边开缝隙向空间辐射电磁波，由于该种天线自身工作原理限制，介质集成波导缝隙天线大多提供法向辐射，而且工作带宽较低。近年来，以Yagi-Uda阵列天线为基础提出了微带Yagi阵列天线，该天线具有低剖面，宽带，和良好的端射性能等优点。然而，大多微带Yagi阵列天线在水平面提供水平极化。由于水平极化波在地平面传播时产生极化电流，进而带来的热损耗会导致电磁波迅速衰减。因此，设计一种低剖面、易集成、易加工且具有垂直极化特性的端射天线很具有实际价值。发明内容[0003]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，实现了水平面上的垂直极化以及高前后比的端射辐射，提供了较宽的工作频带。[0004]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：[0005]本发明提出的一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，包括金属地板和介质板，所述介质板设置在金属地板的上方，在介质板上表面分别贴有第一矩形贴片、第二矩形贴片和第三矩形贴片，所述第一矩形贴片和第二矩形贴片之间设有缝隙、第三矩形贴片和第二矩形贴片之间也设有缝隙，所述第一贴片、第二贴片和第三贴片外边缘处均设有过短路过孔;所述第一贴片、第一贴片区域的介质板以及第一贴片上设置的短路过孔组成反射器;所述第二贴片、第二贴片区域的介质板以及第二贴片上设置的短路过孔组成驱动单元；所述第三贴片、第三贴片区域的介质板以及第三贴片上设置的短路过孔组成引向器;所述反射器和引向器分别通过一段微带连接线与驱动单元相连接;在驱动单元上与驱动单元中心水平的位置上设有馈电探针，所述馈电探针设置在靠近引向器的一侧，且穿过介质板与驱动单元连接。[0006]作为优选的技术方案，所述第一贴片为一长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。[0007]作为优选的技术方案，所述第二贴片为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于驱动单元两短边，所述短路过孔垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。[0008]作为优选的技术方案，所述第三贴片为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。[0009]作为优选的技术方案，所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片长度相同，宽度不同；[0010]所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片长度为63.5-65.5mm;[0011]所述天线驱动单元短边的长度为16-17mm;[0012]所述反射器短边的长度为10-10.6mm;[0013]所述引向器短边的长度为7-8.5mm。[0014]作为优选的技术方案，所述短路过孔半径0.4mm，内表面覆铜;每两个相邻短路过孔间隔1.5_。[0015]作为优选的技术方案，所述馈电探针距离天线驱动单元中心为6-7.5mm。[0016]作为优选的技术方案，所述介质板为固体电介质。[0017]作为优选的技术方案，该Yagi阵列天线采用印刷电路板技术制作而成。[0018]作为优选的技术方案，所述第一贴片、第二贴片、第三贴片和金属地板均为平面结构，且紧贴介质板。[0019]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：[0020]1、本发明采用了介质集成波导技术，解决了传统贴片天线带宽低的问题，提供了较宽的工作频带，同时具有易集成、低剖面和易加工的特点。[0021]2、本发明通过在结构上添加反射器与引向器，使向后辐射的波反向与向前辐射的波同相叠加，起到向前辐射的效果，从而实现了垂直极化的高前后比的端射辐射。附图说明[0022]图1为本发明的透视图；[0023]图2为本发明的俯视图；[0024]图3是本发明的侧视图；[0025]图4是本发明的反射系数图；[0026]图5是本发明的前后比图；[0027]图6a、图6b是本发明在phi=0°的滚动角平面和theta=90°的方位角平面上的辐射方向图。[0028]附图标号说明：具体实施方式[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0031]需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。[0032]另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。[0033]如图1-图3所示，本发明提出的一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，包括金属地板7和介质板4,所述介质板4设置在金属地板7的上方，在介质板上表面分别贴有第一矩形贴片、第二矩形贴片和第三矩形贴片，所述第一矩形贴片和第二矩形贴片之间设有缝隙、第三矩形贴片和第二矩形贴片之间也设有缝隙，所述第一贴片、第二贴片和第三贴片外边缘处均设有过短路过孔6;所述第一贴片、第一贴片区域的介质板以及第一贴片上设置的短路过孔组成反射器2;所述第二贴片、第二贴片区域的介质板以及第二贴片上设置的短路过孔组成驱动单元1;所述第三贴片、第三贴片区域的介质板以及第三贴片上设置的短路过孔组成引向器3;所述反射器2和引向器3分别通过一段微带连接线8与驱动单元相连接;在驱动单元上与驱动单元中心〇水平的位置上设有馈电探针5,所述馈电探针5设置在靠近引向器3的一侧，且穿过介质板4与驱动单元1连接。[0034]所述驱动单元表面为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短（宽）边，垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。[0035]在本实施例中，如图1所示，驱动单元短（宽边:L，长边:W。[0036]在本实施例中，所述反射器2表面为一长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短（宽边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。更进一步的，所述两排短路过孔分别位于上层贴片的两短边，且垂直贯穿上层贴片、介质板与金属地板。[0037]在本实施例中，如图1所示，反射器短（宽边:La，长边:W。[0038]在本实施例中，所述引向器3表面为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短（宽边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。[0039]在本实施例中，如图1所示，引向器短（宽边:Lb，长边:W。[0040]在本实施中，所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片长度相同。[0041]为了达到更好的效果，所述两排短路过孔内表面覆铜。[0042]进一步的，所述馈电探针依次穿过介质板的上、下表面与辐射贴片连接。[0043]本实施例，所述微带连接线尺寸根据天线的性能与阻抗匹配要求确定。[0044]在本实施例中，反射器与驱动单元之间的微带连接线长:第一微带连接线长g1;[0045]引向器与驱动单元之间的微带连接线长:第二微带连接线长g2;[0046]两条微带连接线线宽:W。。[0047]在本实施例中，所述馈电探针的位置根据天线的性能与阻抗匹配要求确定，使得本天线在馈电探针的馈电位置上的输入阻抗与所连接的信号传输线的阻抗相同。[0048]所述驱动单元、反射器和引向器的尺寸以及短路过孔参数根据天线的性能和阻抗匹配要求确定，使得本天线工作在相应频段。[0049]更进一步的，所述介质板为固体电介质。[0050]在本实施例中，使用固体电介质层装配难度低，便于生产。[0051]更进一步的，本天线采用印刷电路板技术制作而成。[0052]在本实施例中，制作天线采用印刷电路板PCB技术，成本低，装配难度低。[0053]更进一步的，所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片和金属地板为平面结构，紧贴介质板。[0054]本发明一较佳实施例的实景操作具体如下：[0055]天线装配在介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，厚度为2mm的电介质层上;天线驱动单元短（宽边的长度为16.5mm16-17mm，反射器短（宽边的长度为10.310-10.6mmmm,引向器短（宽边的长度为7·8mm7-8.5mm，天线长边的长度为64.6mm63_66mm，短路过孔半径0.4mm，每两个相邻短路过孔间隔1.5mm，馈电探针距离天线驱动单元中心为6.95mm6-7.5mm〇[0056]图4是本发明的反射系数曲线图，从图4中可以看出阻抗带宽（ISnI15dB带宽约为13.5%。[0058]图6a、图6b是是本发明工作在5.85GHz，在phi=0°的滚动角平面和theta=90°的方位角平面上的辐射方向图。从图中方向图可以看出，该天线具有良好的端射性能。[0059]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，包括金属地板和介质板，所述介质板设置在金属地板的上方，在介质板上表面分别贴有第一矩形贴片、第二矩形贴片和第三矩形贴片，所述第一矩形贴片和第二矩形贴片之间设有缝隙、第三矩形贴片和第二矩形贴片之间也设有缝隙，所述第一贴片、第二贴片和第三贴片外边缘处均设有过短路过孔;所述第一贴片、第一贴片区域的介质板以及第一贴片上设置的短路过孔组成反射器;所述第二贴片、第二贴片区域的介质板以及第二贴片上设置的短路过孔组成驱动单元;所述第三贴片、第三贴片区域的介质板以及第三贴片上设置的短路过孔组成引向器;所述反射器和引向器分别通过一段微带连接线与驱动单元相连接;在驱动单元上与驱动单元中心水平的位置上设有馈电探针，所述馈电探针设置在靠近引向器的一侧，且穿过介质板与驱动单元连接。2.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述第一贴片为一长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。3.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述第二贴片为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于驱动单元两短边，所述短路过孔垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。4.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述第三贴片为长宽不等的矩形贴片，且有两排短路过孔位于其两短边，一排短路过孔位于其远离驱动单元一侧的长边，三排短路过孔均垂直贯穿驱动单元表面贴片、介质板与金属地板。5.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片长度相同，宽度不同；所述驱动单元、反射器和引向器表面贴片长度为63.5-65.5_;所述天线驱动单元短边的长度为16-17mm;所述反射器短边的长度为10-10.6mm;所述引向器短边的长度为7-8.5_。6.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述短路过孔半径0.4mm，内表面覆铜;每两个相邻短路过孔间隔1.5mm。7.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述馈电探针距离天线驱动单元中心为6-7.5mm。8.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述介质板为固体电介质。9.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，该Yagi阵列天线采用印刷电路板技术制作而成。10.根据权利要求1所述一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线，其特征在于，所述第一贴片、第二贴片、第三贴片和金属地板均为平面结构，且紧贴介质板。

百度查询： 中山大学 一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD