[发明专利]一种立体天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种无线通信用的立体天线。

背景技术

无线通信的快速发展对于其必不可少的天线提出了小型化和低成本的强烈要求，传统的天线由于其尺寸和造价问题严重的阻碍了无线通信的发展。近年来，很多学者都致力于天线的小型化和低成本方面的研究，例如文献Qi Luo,H.M.Salgado,J.R.Pereira.Compact Printed C-shaped Monopole Antenna with Chip Inductor[J].IEEE,2011.中采用在单极子天线顶部集成贴片电感的方法有效地减小了天线的尺寸；文献A.A.Deshmukh and G.Kumar.Comapct Broadband Stacked Microstrip Antennas[J].IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2006,Albuquerque,July 2006中提出使用折叠结构增加电流的绕行长度，藉此减小天线的物理尺寸；文献A.Hoorfar and A.Perrotta.An Experimental Study of Microstrip Antennas on Very High Permittivity Ceramic Substrates and Very Small Ground Planes[J],IEEE Tran.Antennas Propag,,Vol.49,No.4,April 2001.中采用高介电常数的介质板制作天线。这些方法虽然能够实现天线的小型化，但是其要么增加了天线的成本，要么增加了结构复杂度给加工带来不便。

印刷单极子天线安装在一个接地平面上，其制作比较方便，成本较低，但是，现有技术中，通常为四分之一波长的天线，需要通过进一步的设计以实现小型化。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种立体天线，通过结构的改进，实现天线的小型化和低成本，以适应通信技术发展的需求。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种立体天线，包括互相垂直平分设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设有倒三角形的第一辐射单元和位于第一基板底部的共面波导结构，所述第一辐射单元的三角形顶角部与共面波导结构的中心导体带一体连接；所述第二基板上设有倒三角形的第二辐射单元，第一辐射单元和第二辐射单元在第一基板和第二基板的交叉处相互连接，第一辐射单元和第二辐射单元的三角形顶角相同。

上述技术方案中，所述第一辐射单元和第二辐射单元的三角形的顶角为2θ，θ为14°。

进一步的技术方案，在所述第一基板和第二基板顶部连接有顶部加载圆盘，所述顶部加载圆盘的圆心位于第一基板和第二基板的交叉处，顶部加载圆盘的下表面为导电面。

其中，所述顶部加载圆盘的半径为20～31毫米。

进一步的技术方案，在所述第一基板和第二基板交叉构成的四个象限内，分别设有一竖直设置的金属柱，所述金属柱上端与顶部加载圆盘间具有1～3毫米的间隙。

所述金属柱的直径为1毫米，金属柱与第一基板和第二基板的距离均为5毫米。

上述技术方案中，所述第一基板和第二基板上沿基板中心线分别设有间隔设置的矩形通孔，第一基板和第二基板上的矩形通孔位置交叉设置，使得第一基板与第二基板在基板中心线处相互卡合固定。

优选的技术方案，所述共面波导结构中，中心导体带的宽度为3毫米，高度为3～15毫米，中心导体带与两侧导体平板的间隔为0.4毫米；所述第一基板上的倒三角形的顶部与中心导体带重合的高度为2～14毫米；第一辐射单元和第二辐射单元的高度为43.5毫米。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明在传统印刷单极子天线的基础上进行结构改进获得，结构简单、制作方便、成本低廉。

2．本发明通过扩展印刷单极子天线的一端达到第一次缩减尺寸的效果，然后将两片同样结构的印刷单极子天线垂直交叉放置并共用同一个共面波导馈线来保证它的增益和带宽，最后在天线顶部加载圆形金属盘达到了顶部电感加载的效果，进一步的缩小天线的尺寸，减低轮廓，相比于普通单极子缩小了50%。

3.本发明的天线具有良好的增益和全向辐射特性，尤其适合于作为RFID天线使用。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图。

图2是图1中第一基板的示意图。