CN1638188A - 平板天线 - Google Patents

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Abstract

一种平板天线(1)，用于基于IEEE802.11标准的无线通信设备，包括具有相同尺寸的第一辐射片(10)和第二辐射片(20)，两个辐射片之一作为另一个的接地部，一绝缘层处于两辐射片之间，一馈电线(30)插入两个辐射片之间，一支撑部(40)垂直于两辐射片并处于两者之间。若干匹配孔(202)分布于两辐射片上，用于使天线达到快速阻抗匹配和散热。

Description

平板天线
【技术领域】
本发明是关于一种平板天线，尤其是关于一种双片平板天线。
【背景技术】
近几年，基于802.11b/g标准的无线局域网产品，比如用于电脑的无线局域网卡在无线通信市场越来越流行。这种无线网卡主要优点是源于高增益天线，在多数情况下，无线网卡使用平板天线。
众所周知，平板天线一般是一个平面导体平行于一个较大的接地部分，中间有一个较薄的绝缘层隔离这两部分。馈点用来将通信电磁能量导入或导出。这种结构的天线制造费用较低，很适合用于成本低而且重量轻的天线系统。一种典型的此类传统天线如美国专利公告第5,734,350号所示。尽管该传统平板天线有上述优点，但其有一个最大的缺点就是较大的接地部分导致天线尺寸较大。另外一个缺点就是传统平板天线的辐射方式不是全方向辐射，因而对传统天线的应用范围有限制。
为了克服传统平板天线的上述缺点,一种双层天线如美国专利公告第4,151,531号所示。该天线包括一个绝缘体和两个贴在上述绝缘体两边且互相垂直的导电层，且两个导电层完全相同。这种天线因为没有非常大的接地部分，所以尺寸比较小。另外，这种天线有较好的全方向辐射方式。然而，该天线也有如下缺点：首先，由于馈点位置的改变，导致天线的输入阻抗改变，因而不能获得很好的效率；其次，这种天线的带宽比较窄。通常情况下，为了提高平板天线的带宽，会增加绝缘体的厚度，而这样容易使天线和它的馈电线之间阻抗不匹配。阻抗不匹配导致一部分馈入能量被反射到信号源而不是被辐射到空间。这种馈入能量向信号源的反射越大，从天线向空间的辐射就越小，因而减小了平板天线的增益。因此，这种平板天线是以牺牲其增益而获得较宽的带宽的。再次，该现有天线的绝缘层会产生插入损耗，这不适合于高增益天线。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于IEEE 802.11b/g标准的无线通信平板天线，其具有全方向辐射、高增益、宽带宽、良好阻抗匹配以及较小尺寸的优点。
为了获得上述优点和克服现有技术中的缺点，本发明的平板天线包括一绝缘层及分别位于所述绝缘层上下的第一和第二辐射片。所述两个辐射片具有相同的尺寸并且相互平行，馈电线从两个辐射片之间插入。所述两个辐射片中至少有一个上有若干匹配孔，匹配孔的位置和数量由平板天线的长度决定。
与现有技术相比，本发明平板天线的匹配孔可以使天线迅速达到阻抗匹配，并使匹配效率最优化。本发明平板天线两个辐射片具有相同的尺寸和孔，使这种天线易于大量生产。
【图式简单说明】
图1是本发明第一实施例的侧视图。
图2是图1沿A-A线剖开的剖视图。
图3是图1所示平板天线的俯视图，标注了天线辐射片的尺寸。
图4是本发明的电压驻波比测试图。
图5是本发明在四个主频点的最高增益测试表格。
图6是本发明工作于2.465GHz的水平极化电磁辐射场型图。
图7是本发明工作于2.465GHz的垂直极化电磁辐射场型图。
图8是本发明第二实施例的侧视图。
【具体实施方式】
请参阅图1及图2所示，本发明平板天线1包括第一辐射片10、第二辐射片20、馈电线30和支撑部40。该第一辐射片10和第二辐射片20都是由导电材料制成，例如铜。第一辐射片10和第二辐射片20都是矩形并且有相同的尺寸，且第一辐射片10平行于第二辐射片20。第一辐射片10和第二辐射片20互相作为对方的接地部。在第一辐射片10和第二辐射片20之间充满空气。
第一辐射片10和第二辐射片20均设有若干匹配孔202。匹配孔202分布于两辐射片10、20的左半平面，并且位于天线宽度W的中央线上。每一匹配孔202具有相同的尺寸。匹配孔202的每一个直径都必须远小于最小工作波长(最少要小于最小工作波长的1/10)。匹配孔202的位置由平板天线1的长度L决定。匹配孔202主要用于使天线1达到快速阻抗匹配和散热。第一辐射片10和第二辐射片20由支撑部40支撑。在本发明的第一实施例中，支撑部40包括若干塑胶杆。所述塑胶杆位于第一辐射片10和第二辐射片20之间，并且垂直于第一辐射片10和第二辐射片20。第一辐射片10和第二辐射片20上还设有若干固持孔201，用来固定支撑部40。
馈电线30是一同轴线缆，包括一内导体301和一外导体302。馈电线30从第一辐射片10和第二辐射片20之间插入，位于第二辐射片20的表面，并且处于其宽度中线。内导体301向上延伸，从第一辐射片10的左边第二个匹配孔202穿出，并与第一辐射片10电性连接。第一辐射片10与内导体301结合于点103，结合点103位于第一辐射片10的宽度中线。外导体302与第二辐射片20电性连接。外导体302与第二辐射片20结合于点303，并且结合点303处于结合点103在第二辐射片20的投影位置。
如图3所示，标注了平板天线1每一个辐射片的具体尺寸。x轴的方向与天线长度L的方向一致，y轴的方向与天线宽度W的方向一致。在本发明的第一实施例中，共有十七个匹配孔202排列在一条线上，以达到最好的阻抗匹配。
在本发明第一实施例中，ADS仿真结果显示具有良好辐射方式的平板天线1最高增益可以达到+6.8分贝，并且带宽大于100MHz。图4为本发明平板天线1频谱函数的电压驻波比测试图。在2.386G-2.530GHz频带内，电压驻波比都小于“2”，上述频带给出了高达144MHz带宽，该带宽包括了基于IEEE802.11b/g标准的无线通信带宽。图5表格为频率在2.4G、2.465G、2.5G和2.6GHz时的测试最高增益。图6及图7为平板天线1工作在共振频率2.465GHz时的水平极化和垂直极化原理图，可以看出平板天线1的每一辐射片10、20与相应的理想辐射片很相近，并且没有明显的辐射盲区，符合天线的实际应用条件。
匹配孔202的增加加速了阻抗匹配，并且使阻抗匹配的效率最优化。第一辐射片10和第二辐射片20有相同的尺寸和匹配孔202，这使该平板天线1易于大批量生产。
图8是本发明第二实施例平板天线，包括具有顶面501和底面502的绝缘层50。第一辐射片10’和第二辐射片20’分别处于绝缘层50的顶面501之上和底面502之下。所述第一辐射片10’和所述第二辐射片20’与前述第一实施例所描述的相同。一馈电线30’垂直于所述第一辐射片10’和第二辐射片20’，所述馈电线30’的内导体301’和外导体302’分别与所述第一辐射片10’和第二辐射片20’电性连接，具体的连接方法可参考第一实施例。
在其它实施例中，两个辐射片可以有不同的尺寸和矩形以外的其它形状。匹配孔202的位置和数量可以随天线的长度L改变而改变。

Claims (9)

1.一种平板天线，包括第一辐射片、第二辐射片、处于第一和第二辐射片之间用来支撑两辐射片的支撑部分及馈电线，所述馈电线包括内导体和外导体，内、外导体分别与所述两辐射片电性连接；其特征在于：该平板天线两个辐射片中至少有一个具有若干用于调整阻抗匹配的匹配孔。
2.如权利要求1所述的平板天线，其特征在于：所述匹配孔分布在一条直线上，且具有相同的尺寸。
3.如权利要求1所述的平板天线，其特征在于：所述第一辐射片和第二辐射片有对称的几何形状，且可相互作为对方的接地部。
4.如权利要求2所述的平板天线，其特征在于：所述匹配孔位于辐射片的中线。
5.如权利要求1所述的平板天线，其特征在于：所述支撑部处垂直于第一、第二辐射片。
6.一种平板天线，包括第一辐射片、第二辐射片、馈电线和处于第一和第二辐射片之间的绝缘层，其中馈电线包括内导体和外导体，内、外导体分别与第一辐射片和第二辐射片电性连接，其特征在于：该平板天线两个辐射片中至少有一个具有若干用于调整阻抗匹配的匹配孔。
7.如权利要求6所述的平板天线，其特征在于：所述匹配孔分布在一条直线上，且具有相同的尺寸。
8.如权利要求6所述的平板天线，其特征在于：所述第一辐射片和第二辐射片有对称的几何形状，且可相互作为对方的接地部。
9.如权利要求7所述的平板天线，其特征在于：所述匹配孔位于辐射片的中线。
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