[发明专利]具有增加带宽的微带贴片天线

说明书

本发明的主题是“具有增加带宽的微带贴片天线”。一种微带天线阵列包括：薄衬底；放置在衬底的第一侧上的两个或多于两个微带辐射贴片，每个辐射贴片包括：输入端口；在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度；在横向方向上延伸的辐射贴片长度，其中横向方向垂直于纵向方向，并且其中纵向和横向方向在辐射贴片的平面中；沿着辐射贴片宽度的中点的辐射贴片横向轴；以及沿着辐射贴片长度的中点的辐射贴片纵向轴，其中两个或多于两个辐射贴片在纵向方向上间隔开，使得每个辐射贴片的辐射贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐；以及放置在衬底的第一侧上的一个或多个寄生贴片，其中寄生贴片的数量比辐射贴片的数量少至少一个。

本公开涉及微波天线，特别涉及微带贴片天线阵列。

特别是在1至10 GHz范围中的高频无线电传输和微波传输对具有低功耗的高速数据传输非常重要。此外，印刷电路板（PCB）上组件的增加的密度要求减小PCB上各个组件的尺寸以促进进一步的组件密度增加的进步。

微带贴片天线正变得日益有用，因为它们能被直接印刷到电路板上，并且它们的低外形和小尺寸使它们特别适合其中诸如空间和重量之类的参数非常重要的应用。现有的贴片天线通常是低成本且易于制作的。

从第一方面来看，本发明提供了一种微带天线阵列，其包括：薄衬底；放置在衬底的第一侧上的两个或多于两个微带辐射贴片，每个辐射贴片包括：输入端口；在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度；在横向方向上延伸的辐射贴片长度，其中横向方向垂直于纵向方向，并且其中纵向和横向方向在辐射贴片的平面中；沿着辐射贴片宽度的中点的辐射贴片横向轴；以及沿着辐射贴片长度的中点的辐射贴片纵向轴，其中两个或多于两个辐射贴片在纵向方向上间隔开，使得每个辐射贴片的辐射贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐；以及放置在衬底的第一侧上的一个或多个寄生贴片，其中寄生贴片的数量比辐射贴片的数量少至少一个，每个寄生贴片包括：在纵向方向上延伸的寄生贴片宽度；在横向方向上延伸的寄生贴片长度；沿着寄生贴片宽度的中点的寄生贴片横向轴；以及沿着寄生贴片长度的中点的寄生贴片纵向轴，其中一个或多个寄生贴片在纵向方向上间隔开，使得每个寄生贴片的寄生贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐，其中每个寄生贴片定位于两个辐射贴片之间，并且其中每个寄生贴片的寄生贴片横向轴定位于每个寄生贴片两侧的两个辐射贴片的辐射贴片横向轴之间的中点。

第一方面的优点是将贴片天线阵列的带宽增加约50%或更多，这取决于所用贴片的特定材料和构造。此外，使用薄衬底具有增加结构灵活性和降低制造成本的优点。

微带是一种类型的传输线，其可用于传输微波、太赫兹或高频无线电波。微带结构可以使用技术人员已知的常规方法制作在印刷电路板（PCB）上或者作为单片微波集成电路（MMIC）的一部分。此类方法包括但不限于研磨、网版印刷和化学蚀刻。因此，微带贴片天线可以通过那些技术之一形成在PCB上。

当衬底在厚度上相比衬底上天线的频率的波长（特别是相对于电介质衬底中天线的波长λ_d）小得多时，衬底可以被认为是“薄”的。这个波长根据自由空间中的信号波长λ₀通过衬底材料的相对介电常数ε_r而被修正，其中。因此，具有较高介电常数的介质将导致电介质中较短的信号波长。薄衬底可以包括单层衬底材料，其中该材料可以具有约1.0mm或更小（诸如0.5mm、0.2mm或0.1mm）的厚度。诸如Duroid、Teflon或FR4之类的衬底材料可以适用于薄膜贴片天线。薄衬底可以相比于较厚的单层衬底或多层衬底更有柔性。对于贴片天线阵列使用薄衬底可以允许阵列形成在圆形物体周围，或者适合于以其他方式使用较厚衬底的阵列将难以符合的空间。

微带结构可以形成在PCB的导电层上，该导电层是在PCB衬底的顶部上的导电材料层。与衬底的厚度相比，导电层可以相对薄。微带结构的形状在导电层的平面中可以是二维的，并且该结构可以通过蚀刻或研磨PCB的导电层以去除不想要的导电材料来形成。导电平面中的每个微带结构可以具有均匀的厚度。