CN1287697A - 贴片天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种贴片天线,用于在波长λ的波上发射或接收。它包括第一绝缘板(10)和在所述板表面上产生的第一镀金属带(12)以形成接地板;第二绝缘板(14)和在所述第二绝缘板表面上产生的至少第二镀金属带(16),并具有比第一镀金属带小的尺寸;至少一个连接到所述第一和第二镀金属带上的电源线(22);和与两个板成一体的支柱(18,20)以保持它们的预定位置关系,以便两个镀金属带相互面对和第二镀金属带与第一个相对。

Description

贴片天线

本发明设计微带类型的一种天线，用于在属于从100MHz到6GHz频带的波长λ的波上发射和接收，并尤其在3.5GHz波段，C波段和S波段上呈现良好的发射和接收特性。

微带天线是公知的。它们通常大部分由形成接地板的第一金属板和一个或更多安置在相对接地板而构成辐射贴片的另外的金属板构成。这些两个金属板/贴片系统通常大部分固定在一块电介质材料的相反的表面上，因此另外保证了接地板与辐射器贴片或贴片之间的机械连接。

可是，特别是因为当辐射器贴片或贴片呈现相对大的表面面积时高质量电介质材料的成本，这种系统可能昂贵。

为克服该缺点，已经提出了用位于接地板与辐射器贴片之间的空气作为电介质。在单一辐射器贴片的情况下，到目前为止这种方案已贡献于实施例3这种地步，即很困难将辐射器贴片相对接地板保持在精确的位置并保证可能承受外力的这两板之间的机械连接。在天线的辐射部分必须包括多个镀金属贴片的情况下该问题更加复杂，因为后者必须严格保持在相同平面上。

本发明的目的是提供一种微带天线，使用空气作为电介质材料，同时避免上述缺点，尤其涉及该天线的机械结构。

为此目的，按照本发明，用于发射和接收波长为λ的波的微带天线特征在于它包括：

-一个第一绝缘板和制造在所述板一个表面上的一个第一金属化层，覆盖所述第一板的一部分以形成一个接地板。

-一个第二绝缘板和制造在所述第二板一个表面上的至少一个第二金属化层，并呈现比第一金属化层小的尺寸，所述第二板包括一个外围区围绕所述第二金属化层上一个基本上等于λ/10的宽度，对应由所述第二金属化层外围所产生的电磁场幅度最大的区，所述第二板在至少所述外围区一部分上有凹槽，实体部分将凹槽隔离以便保证在承受第二金属化层的所述第二板部分与所述第二板其余部分之间的机械连接。

-至少一个天线馈线连接到所述第一和第二金属化层，和

-间隔装置固定两个板以便保持两板之间的预定相对位置，以便两个金属化层相互面对和第二金属化层与第一个相对。

应当理解，由于安置在绝缘支撑上的接地板和辐射器贴片或贴片呈现良好的机械强度的事实，另外导电板相互直接面对，可以实现一种微带天线，该天线可以包括一个或多个辐射器贴片并使用空气作为电介质以及呈现适合的机械结构，因为通过起支撑作用的绝缘板使机械连接简单。

另外，如同下面所要详细解释的，围绕形成辐射器贴片或贴片的金属化层至少一部分的板上存在的凹槽，使在由辐射金属化层或金属化层外围产生的最大电子场区内有效使用空气作为电介质成为可能。以此方式，获得该天线的最佳性能。

按照本发明的优选形式，在该天线的第二绝缘板上备有多个基本上矩形形状的第二金属化层，而且该金属化层由连接部分电连接。

在该实施例中，由于出现不同的辐射金属化层，使合适地调整该天线的增益成为可能，在安置在用于不同辐射金属化层之间电连接的装置的每个面上的外围区中也提供有凹槽。

通过阅读以非限定示例方式给出的对几个实施例的描述，本发明的其它特性和优点将更清楚。这些描述引用附图，其中：

图1是该天线第一实施例的垂直截面图，它只包括一个辐射金属化层。

图2是图1细节的图，表示在接地板与辐射金属化层之间电磁场线。

图3是从上板之下观察的图，后者包括多个辐射金属化层。

图4是按照本发明的微带天线的垂直截面图，包括多个辐射金属化层；和

图5是图3的部分视图，表示围绕辐射金属化层的凹槽的另一个形式实施例。

首先参照图1，将描述由单一金属化层构成辐射部分的情况下的微带天线第一实施例。

该天线包括用制造印刷电路的绝缘材料类型制造的第一板10，其厚度更可取地包括在0.8和1.6毫米之间以便呈现足够的机械特性。在该板10的上表面10a上，制造了例如铜金属化层12以便构成该天线的接地板。该金属化层12一般为矩形。该天线也包括用与板10相同绝缘材料制造的第二绝缘板14，其厚度与板10为相同数量级。在下表面14a上，以任何适合技术制造了金属化层16，构成该天线的辐射器板(英文为贴片)。如同所知，金属化层16也是矩形，其尺寸适合于该天线工作的频带。固定在绝缘板10和14上不带金属化层部分的隔离器例如18和20保证了两个绝缘板和它们的接地板12与辐射器贴片18之间的严格定位。该天线由分别连接辐射器贴片16和接地板12的馈线22接通，如同所知。另外，为参照图2所解释的原因，绝缘板14提供有凹槽例如安置在围绕由金属化层16覆盖的绝缘板14部分的外围区中的24和26。

在图2中再看绝缘板10，金属化层12、绝缘板14和形成辐射器贴片的金属化层16。该放大的图表示了在其相对部分的导电板12和16之间产生的电磁场30的线，还有由环绕金属化层16的周边16a的电流产生的电磁场32的线。如图所示，在由周边16a产生的最大电磁场区的这些场线首先直接指向绝缘支撑14。由于这些绝缘支撑14因成本而用具有普通介电性能的材料制造，后者的性能减低了该天线的质量。为此原因，凹槽24和26制造得围绕金属化层16，如同将更详细描述的那样。以此方式，由金属化层16周边辐射出的电磁场线横穿凹槽24和26，在其中电介质也由空气构成，如同在导电板12和16之间那样。因此可以获得呈现良好质量的天线。

现在参照图3和4，在天线辐射部分由两个金属化层构成的该天线第二实施例中，将分别描述参考号34和36。如同所知，这两个金属化层基本上为方型和它们的侧边对应于λ/2，λ是该天线工作波长。这两个金属化层34和36由保证金属化层34和36间电连续性的电连接部分38电连接到一起，围绕金属化层34和36，以及连接部分38的每侧存在着确定的所谓外围区40，所谓外围区40的宽度基本上等于λ/10。正是在此外围区40内制造了凹槽例如24和26。当然，凹槽占外围区40尽可能高的百分比，同时仍然保证在绝缘板14上产生金属化层的部分与固定了隔离器18和20的该板其余部分之间有足够的机械连接。按顺序，在电磁场幅度最大处的构成绝缘板的材料必须先去掉。

为在外围区40的高百分比与在该区中必须保留的机械强度之间进行折中，可以沿着对应于出现最大电磁场的导电板34和36边缘增加凹槽密度，而沿着其它边缘和电连接38的边缘减少该密度。例如，在图3的情况下，在外围区40中提供缝隙42、44a、44b、46a、46b和48，它们对应导电板的整个宽度。另一方面，在两个金属化层每个的其它两个边缘上，只有简单的分开的凹槽例如50，例如圆形，由绝缘材料52部分隔离开保证整个板的机械连续性。

也如图3和4所示，可以有利地提供短路线例如51和53，分别将接地板12与每个金属化层34和36在基本上中心处连接。以此方式，在每个辐射器贴片34和36的中心处设置了基本上为零的电位，这改善了该天线的稳定性。

图5表示在外围区40内凹槽的一种改变方式的实施例。该图简单表示了金属化层34和电连接部分38的开端。在外围区40中那些对应最大电磁场的部分中，可以看到相互非常接近的例如圆型凹槽54，同时沿着该板的两个其它边缘，也可以看到相互分得更开的也是圆形凹槽56，为此以便获得总的机械强度。

不用说，如果天线的辐射部分由多于两个的导电板电连接到一起形成将不超出本发明范围。如果形成该天线辐射部分的导电板没有电连接，而是每个包括一个天线馈线例如22，也不超出本发明范围。最后，应当注意到，为获得辐射导电元件周围的空间比率和足够的机械强度两者，也可以在单个凹槽54和56的尺寸上做文章。

类似地，在上述说明中，辐射板为矩形和正方形。可是，不用说，如果这些金属化层在形状上为圆形、多边形等也不超出本发明范围。

Claims (6)

1．用于在波长为λ的波上发射和接收的微带天线，其特征在于包括：

一个第一绝缘板和在所述板一面上产生的覆盖所述第一板一部分以形成接地板的第一金属化层，

一个第二绝缘板和在所述第二板一面上产生的并呈现比第一金属化层尺寸小的至少一个第二金属化层，所述第二板包括围绕所述第二金属化层和基本上等于λ/10宽的一个外围区，对应于由所述第二金属化层外围所产生的电磁场幅度最大的区，所述第二板备有在所述外围区至少一部分中的凹槽，实体部分将所述凹槽隔开以便保证在支撑第二金属化层的所述第二板的部分与所述第二板其余部分之间的机械连接；

至少一个馈源线连接到所述第一和第二金属化层，和

与两个板固定的隔离器装置以便以预定相对位置保持两个板，使得两个金属化层相互面对和第二金属化层与第一个相对。

2．根据权利要求1的天线，特征在于所述第二板有多个基本上为矩形的第二金属化层和其中所述金属化层由形成连接部分的馈源线电连接。

3．根据权利要求2的天线，特征在于每个第二金属化层基本上被外围区包围和其中每个连接部分由外围区接界，凹槽安排在每个外围区的至少一部分中。

4．根据权利要求2的天线，特征在于对于每个第二金属化层，凹槽包括安排在相同金属化层两个平行侧边全部长度上的缝隙。

5．根据权利要求1到4之一的天线，特征在于所述凹槽包括圆形孔。

6．根据权利要求1到5之一的天线，特征在于其进一步包括短路线，每个短路线将所述第一金属化层连接到第二金属化层中心。