[发明专利]一种高增益差分馈电的圆形贴片天线

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体为一种高增益差分馈电的圆形贴片天线，包括自下而上依次设置的金属地板、介质基板和圆盘状微带贴片；所述圆盘状微带贴片上开有一条贯穿圆盘状微带贴片的直型槽，其下表面设有馈电结构；所述馈电结构为两个的同轴线组成的差分激励结构，同轴线的一端连接金属地板，另一端在穿过介质基板后与圆盘状微带贴片接触；两个同轴线关于直型槽成轴对称分布，且激励时外接的射频信号存在180°的相位差。通过圆盘状微带贴片上开有的直型槽与差分激励结构配合，降低了射频前端信号串扰，实现谐波抑制的同时，有效提高增益；且该圆形贴片天线适用于工作带宽宽或窄的两种情况，适用于选择性与灵敏度要求高的应用场景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种高增益差分馈电的圆形贴片天线。

背景技术

射频前端模块作为无线通信设备的关键组成部分之一，在万物互联的新一代移动通信系统中占据着重要的地位。然而随着系统工作频率的不断提升，伴随着各模块之间的集成，以及组件功能的整合，传统的基于单端(非平衡)网络的电路体系遭受到更为严重的电磁串扰与耦合干扰。鉴于此，基于差分(平衡)信号的无线系统因其具备的谐波抑制，抗噪声干扰，高线性度等优点，成为微波射频领域的研究热点。

天线，作为一种导行电磁波与自由空间辐射波的转换装置，是射频前端系统中重要的一类元器件。其中，微带贴片天线因其具备的低剖面，易集成，结构紧凑，加工成本低等特点，广泛应用于无线通信系统之中。传统的贴片天线多以单端口馈电激励为主，为实现差分端口激励，常采用独立的巴伦(平衡-不平衡转换器)设计，导致天线馈电系统集成度的下降以及额外信号插损的增加。探索发展一种具有内禀差分馈电属性的微带贴片天线成为重要的研究课题。值得注意的是，目前在已有的差分微带贴片天线设计中，为了保证贴片差分模式的激励，往往牺牲了天线其他的辐射与电路特性，如增益的下降，带宽的缩减，以及交叉极化电平的恶化等等。所以，开发一种性能优越，工作特性完善的差分贴片天线意义重大。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高增益差分馈电的圆形贴片天线，以克服当前贴片天线高增益与低交叉极化性能不能共存的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高增益差分馈电的圆形贴片天线，包括自下而上依次设置的金属地板、介质基板和圆盘状微带贴片；

所述圆盘状微带贴片上开有一条贯穿圆盘状微带贴片的直型槽，直型槽的中心点与圆盘状微带贴片的中心点重合；圆盘状微带贴片的下表面设有馈电结构；所述馈电结构为两个的同轴线组成的差分激励结构，同轴线的一端连接金属地板，另一端在穿过介质基板后与圆盘状微带贴片接触；两个同轴线分布在直型槽的两侧，且激励时外接的射频信号存在180°的相位差。

进一步的，所述介质基板与圆盘状微带贴片之间还设有泡沫层，两个同轴线的另一端依次穿过介质基板和泡沫层后均向中心点方向弯折延伸，形成两个相对且不相连的倒“L”结构，以进行耦合馈电。

进一步的，上述高增益差分馈电的圆形贴片天线还设有两个结构、尺寸完全相同的短路销钉，分别位于差分激励结构的外侧，且沿中轴线对称；短路销钉的一端连接金属地板，另一端穿过介质基板后与金属贴片相接；通过短路销钉的设置实现圆盘状微带贴片工作的中心频率谐振点调节，以此保证圆盘状微带贴片工作中心频率的稳定。

进一步的，所述直型槽的长度与圆盘状微带贴片直径比为0.7。

采用上述技术方案后，本发明具有了以下有益效果：

(1)本发明通过圆盘状微带贴片上开有的直型槽对天线电容分布进行优化，增加了天线的等效辐射长度。在此基础上，配合差分激励结构对圆盘状微带贴片进行馈电，以降低射频前端信号串扰，实现谐波抑制的同时，有效提高增益。

(2)通过介质基板与圆盘状微带贴片之间设有的泡沫层，配合两个相对且不相连的倒“L”结构同轴线，提升了本发明天线结构的工作带宽，拓宽了应用范围。