天线及天线阵列的制作方法

1.本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种天线及天线阵列。


背景技术：

2.天线作为无线通信系统的前端，负责通信系统中信号的收发。随着无线通信技术的不断发展，对天线性能的要求也不断提高。圆极化天线由于其特殊的极化特性，使得其所发射的电磁波能够被任意线极化的天线所接收，也能够接收任意线极化的电磁波，解决了线极化天线中存在的极化失配问题。除此之外，圆极化天线还能够减少法拉第旋转效应和径效应的影响。因此，圆极化天线被广泛应用于射频识别、雷达和卫星通信等领域。在卫星通信领域，需要天线具有宽频带和高增益。
3.传统的圆极化微带天线由于其平面结构的限制，使得其很难实现较高的增益。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种天线及天线阵列，有效解决圆极化天线由于其平面结构的限制，使得其很难实现较高的增益的问题。
5.根据本实用新型的一方面，本实用新型一实施例提供一种天线，所述天线包括辐射结构和馈电结构，所述辐射结构和所述馈电结构分别设置在第一基板的两侧；所述辐射结构包括辐射贴片和第一金属层，所述辐射贴片和所述第一金属层分别设置在第二基板的两侧；所述馈电结构包括馈线以及第二金属层，所述馈线以及所述第二金属层分别设置在第三基板的两侧；其中，所述第一金属层上设有缝隙，所述缝隙的位置与所述辐射贴片的位置相对应，所述馈线通过所述缝隙与所述辐射贴片电磁耦合。
6.进一步地，所述辐射贴片是呈轴对称形状的金属贴片。
7.进一步地，所述辐射贴片是具有缺失区域的圆形金属贴片。
8.进一步地，所述辐射贴片具有两个轴对称的矩形开口。
9.进一步地，所述辐射贴片具有通过圆心并贯穿所述辐射贴片的窄缝，所述窄缝将所述辐射贴片分成两个弓形部分。
10.进一步地，所述两个开口或者所述窄缝的对称轴与所述缝隙的延伸方向之间具有预设的夹角。
11.进一步地，所述天线还包括：调节枝节，所述调节枝节与所述馈线连接，所述馈线通过所述调节枝节匹配天线阻抗。
12.进一步地，所述馈线是微带馈线，并且所述微带馈线与所述缝隙垂直，所述调节枝节与所述缝隙平行。
13.根据本实用新型的另一方面，本实用新型实施例提供一种阵列天线，包括本实用新型任意实施例所述的天线，所述多个天线呈阵列排布。
14.进一步地，所述多个天线通过串馈的方式连接，并且相邻的两个天线的辐射贴片的间距和相邻的两个天线的缝隙的间距均为所述馈线的一个波导波长。
15.本实用新型的优点在于，通过缝隙耦合的方式进行馈电，在辐射贴片设置缺失区域以改变辐射贴片上的电流模式，调节缺失区域与缝隙之间的夹角，可以实现圆极化发射。
附图说明
16.下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。
17.图1为本实用新型实施例一提供的一种天线结构示意图。
18.图2为本实用新型实施例一提供的一种天线的俯视图。
19.图3为图2中沿a1-a2处的剖视图。
20.图4为本实用新型实施例一提供的天线s参数仿真图。
21.图5为本实用新型实施例一提供的天线轴比仿真结果图。
22.图6为本实用新型实施例二提供的一种天线结构示意图。
23.图7为本实用新型实施例一提供的一种天线的俯视图。
24.图8为本实用新型实施例一提供的天线s参数仿真图。
25.图9为本实用新型实施例一提供的天线轴比仿真结果图。
26.图10为本实用新型实施例三提供的一种阵列天线结构示意图。
27.图11为本实用新型实施例三的阵列天线s参数仿真图。
28.图12为本实用新型实施例三的阵列天线轴比仿真结果图。
29.图13为本实用新型实施例三的阵列天线eh面方向图仿真图。
30.图14为本实用新型实施例四提供的一种阵列天线结构示意图。
31.图15为本实用新型实施例四的阵列天线s参数仿真图。
32.图16为本实用新型实施例四的阵列天线轴比仿真结果图。
33.图17为本实用新型实施例四的阵列天线eh面方向图仿真图。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.如图1所示，为本实用新型实施例一提供的一种天线，所述天线包括：辐射结构和馈电结构。
37.结合参阅图2和图3，
38.所述基板50包括第一基板52、第二基板51和第三基板53。所述辐射结构和所述馈电结构分别设置在第一基板52的两侧。所述辐射结构包括辐射贴片10和第一金属层20。所
述辐射贴片10和所述第一金属层20分别设置在第二基板51的两侧。
39.所述馈电结构包括馈线30以及第二金属层40，所述馈线30以及所述第二金属层40分别设置在第三基板53的两侧。
40.所述辐射贴片10是呈轴对称形状的金属贴片，且所述辐射贴片10是具有缺失区域的圆形金属贴片。在本实施例中，所述缺失区域为两个矩形开口，所述两个矩形开口呈轴对称排布。
41.所述第一金属层20上设有缝隙21，所述缝隙21的位置与所述辐射贴片10的位置相对应，所述馈线30通过所述缝隙21与所述辐射贴片10电磁耦合。
42.通过调节两个轴对称的矩形开口与缝隙21之间的夹角，可以实现天线的圆极化发射。
43.所述天线还包括：调节枝节31，所述调节枝节31与所述馈线30连接，所述馈线30通过所述调节枝节31匹配天线阻抗。所述馈线30是微带馈线，并且所述微带馈线与所述缝隙21垂直，所述调节枝节31与所述缝隙21平行。
44.图4和图5分别为天线s参数仿真图和天线轴比仿真图。实施例一通过缝隙耦合的方式进行馈电，在辐射贴片上设置两个轴对称的矩形开口以改变辐射贴片上的电流模式，调节两个轴对称的矩形开口与缝隙之间的夹角，可以实现圆极化发射。
45.如图6所示，为本实用新型实施例二提供的一种天线，所述天线包括：辐射结构和馈电结构。
46.结合参阅图7，所述基板50包括第一基板52、第二基板51和第三基板53。所述辐射结构和所述馈电结构分别设置在第一基板52的两侧。所述辐射结构包括辐射贴片10和第一金属层20。所述辐射贴片10和所述第一金属层20分别设置在第二基板51的两侧。
47.所述辐射贴片10是呈轴对称形状的金属贴片，且所述辐射贴片10是具有缺失区域的圆形金属贴片。在本实施例中，所述缺失区域为窄缝，窄缝通过圆心贯穿所述辐射贴片10，将所述辐射贴片10分成两个弓形部分。
48.所述第一金属层20上设有缝隙21，所述缝隙21的位置与所述辐射贴片10的位置相对应，所述馈线30通过所述缝隙21与所述辐射贴片10电磁耦合。
49.通过调节两个轴对称的矩形开口与缝隙21之间的夹角，可以实现天线的圆极化发射。
50.所述天线还包括：调节枝节31，所述调节枝节31与所述馈线30连接，所述馈线30通过所述调节枝节31匹配天线阻抗。所述馈线30是微带馈线，并且所述微带馈线与所述缝隙21垂直，所述调节枝节31与所述缝隙21平行。
51.图8和图9分别为天线s参数仿真图和天线轴比仿真图。实施例二通过缝隙耦合的方式进行馈电，在辐射贴片上设置两个轴对称的矩形开口以改变辐射贴片上的电流模式，调节两个轴对称的矩形开口与缝隙之间的夹角，可以实现圆极化发射。
52.如图10所示，为本实用新型实施例三提供的一种天线阵列，所述天线阵列包括：多个上述实施例所述的天线，所述多个天线呈阵列排布。
53.所述天线包括：辐射结构和馈电结构。
54.所述基板50包括第一基板52、第二基板51和第三基板53。所述辐射结构和所述馈电结构分别设置在第一基板52的两侧。所述辐射结构包括辐射贴片10和第一金属层20。所
述辐射贴片10和所述第一金属层20分别设置在第二基板51的两侧。
55.所述馈电结构包括馈线30以及第二金属层40，所述馈线30以及所述第二金属层40分别设置在第三基板53的两侧。
56.所述辐射贴片10是呈轴对称形状的金属贴片，且所述辐射贴片10是具有缺失区域的圆形金属贴片。在本实施例中，所述缺失区域为两个矩形开口，所述两个矩形开口呈轴对称排布。
57.所述第一金属层20上设有缝隙21，所述缝隙21的位置与所述辐射贴片10的位置相对应，所述馈线30通过所述缝隙21与所述辐射贴片10电磁耦合。
58.通过调节两个轴对称的矩形开口与缝隙21之间的夹角，可以实现天线的圆极化发射。
59.所述天线还包括：调节枝节31，所述调节枝节31与所述馈线30连接，所述馈线30通过所述调节枝节31匹配天线阻抗。所述馈线30是微带馈线，并且所述微带馈线与所述缝隙21垂直，所述调节枝节31与所述缝隙21平行。
60.图11、图12和图13分别为阵列天线s参数仿真图、阵列天线轴比仿真图和阵列天线eh面方向图仿真图。实施例三通过缝隙耦合的方式进行馈电，在辐射贴片上设置两个轴对称的矩形开口以改变辐射贴片上的电流模式，调节两个轴对称的矩形开口与缝隙之间的夹角，可以实现圆极化发射。
61.如图14所示，为本实用新型实施例四提供的一种天线阵列，所述天线阵列包括：多个上述实施例所述的天线，所述多个天线呈阵列排布。
62.所述天线包括：辐射结构和馈电结构。
63.所述基板50包括第一基板52、第二基板51和第三基板53。所述辐射结构和所述馈电结构分别设置在第一基板52的两侧。所述辐射结构包括辐射贴片10和第一金属层20。所述辐射贴片10和所述第一金属层20分别设置在第二基板51的两侧。
64.所述馈电结构包括馈线30以及第二金属层40，所述馈线30以及所述第二金属层40分别设置在第三基板53的两侧。
65.所述辐射贴片10是呈轴对称形状的金属贴片，且所述辐射贴片10是具有缺失区域的圆形金属贴片。在本实施例中，所述缺失区域为窄缝，窄缝通过圆心贯穿所述辐射贴片10，将所述辐射贴片10分成两个弓形部分。
66.所述第一金属层20上设有缝隙21，所述缝隙21的位置与所述辐射贴片10的位置相对应，所述馈线30通过所述缝隙21与所述辐射贴片10电磁耦合。
67.通过调节两个轴对称的矩形开口与缝隙21之间的夹角，可以实现天线的圆极化发射。
68.所述天线还包括：调节枝节31，所述调节枝节31与所述馈线30连接，所述馈线30通过所述调节枝节31匹配天线阻抗。所述馈线30是微带馈线，并且所述微带馈线与所述缝隙21垂直，所述调节枝节31与所述缝隙21平行。
69.图15、图16和图17分别为阵列天线s参数仿真图、阵列天线轴比仿真图和阵列天线eh面方向图仿真图。实施例四通过缝隙耦合的方式进行馈电，在辐射贴片上设置两个轴对称的矩形开口以改变辐射贴片上的电流模式，调节两个轴对称的矩形开口与缝隙之间的夹角，可以实现圆极化发射。
70.综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。