[发明专利]紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法

说明书

本发明涉及一种准各向同性短路贴片天线及其制造方法。所述贴片天线包括辐射贴片、接地平面和金属侧壁，所述金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的缝隙，通过馈电装置向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基模TEM模式，在所述TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的缝隙上生成表面磁流。所述表面电流与所述表面磁流的辐射相互叠加，形成各向同性辐射。该准各向同性短路贴片天线结构紧凑且增益差小，辐射效率高，且无需复杂的馈电电路。

技术领域

本发明涉及贴片天线，更具体地说，涉及一种紧凑型准各向同性短路贴片天线及其制造方法。

背景技术

各向同性天线的信号的均匀和全面覆盖的特性使得其在无线接入点(wirelessaccess point,AP)和无线射频识别(radio frequency identification,RFID)系统中非常常见。直截了当地说，各向同性辐射可以通过列阵一圈单向天线元件来实现，但该方法通常涉及庞大的天线配置和复杂的馈电网络。也可以通过适当地结合电偶极和正交磁偶极获得各向同性辐射。前后两种方法可以分别在H-平面和E-平面内提供全向辐射模式，因此可以在采用具有正交相位和适合的振幅(ηI_e＝±jI_m)的信号激发这两个偶极时，可以实现三维(3D)准各向同性模式。因此，首先通过耦合单极和两个槽孔(slot)可以使用互补概念来设计准各向同性天线。然而，因为在该结构中使用较大的接地平面，因此仅在上半部空间中获得准各向同性覆盖。后来结合印刷偶极和一对1.4-匝印刷环(printed loop)(磁偶极)以提供全空间覆盖，其在整个球形辐射面上的增益差为3.8dB。然而，其辐射效率仅有30.4％，这是由于欧姆损耗严重。四个连续旋转的L形单极也可以在全空间提供小于6dB的增益差，但是其需要采用四路具有相同振幅且正交相位为0°、90°、180°和270°的信号来激发所述单极。因此，在该设计中需要包括连续相位馈电网络。

因此，迫切需要可以解决现有技术中上述缺陷与不足的技术方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种准各向同性短路贴片天线及其制造方法，该准各向同性短路贴片天线结构紧凑且增益差小，辐射效率高，还无需复杂的馈电电路。

根据本发明的一个方面，提供一种准各向同性短路贴片天线，包括辐射贴片、接地平面和金属侧壁，所述金属侧壁连接所述辐射贴片和所述接地平面以形成开放式的槽孔。通过馈电装置向所述准各向同性短路贴片天线馈电以激发所述准各向同性短路贴片天线的基本(fundamental)TEM模式(transverse electromagnetic，TEM)，在所述基本TEM模式中，所述准各向同性短路贴片天线的磁场在所述金属侧壁上生成表面电流，且所述准各向同性短路贴片天线的电场在对侧的所述开放式的槽孔上生成表面磁流。

在本发明的一个实施例中，所述辐射贴片是四分之一波长辐射贴片。在本实施例中，所述辐射贴片具有矩形、圆形或三角形形状。在本实施例中，所述辐射贴片和所述接地平面具有相同的大小。

在本发明的一个实施例中，所述馈电装置是同轴电缆，所述同轴电缆包括内导体和外导体，所述内导体焊接到所述辐射贴片且与所述金属侧壁相隔一定距离，所述外导体连接到所述接地平面。

在本发明的一个实施例中，所述内导体具有圆柱形、圆锥形或矩形形状。

在本发明的一个实施例中，所述同轴电缆弯曲以平行于所述各向同性短路贴片天线。

在本发明的一个实施例中，在所述辐射贴片和所述接地平面之间使用介电基板。在另一个实施例中，使用空气基板来增强所述准各向同性贴片天线的阻抗带宽。

在本发明的一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由薄铜片制成。在另一个实施例中，所述准各向同性贴片天线是由印刷电路板制成。