一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及水天線領(lǐng)域，特別涉及一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]近年來，水天線作為一種新型的液體天線由于水獨有的特性如:高介電常數(shù)，可重構(gòu)性，可塑性，低成本，透明性，易獲取等，吸引了越來越廣泛的關(guān)注。水天線的出現(xiàn)為天線設(shè)計提供了一種新的途徑，豐富了天線的種類。[0003]2009年，R.Zhou，H.Zhang，和H.Xin在本
技術(shù)領(lǐng)域：
頂級會議〃AntennasandPropagat1nSocietyInternat1nalSymposium〃上發(fā)表題為〃Acompactwaterbaseddielectricresonatorantenna〃的文章，使用純水設(shè)計了一種長方體介質(zhì)諧振器天線。該介質(zhì)諧器天線由同軸探針饋電，在泡沫塑料構(gòu)成的長方體容器內(nèi)注入純凈水，天線激勵出諧振器模式。[0004]2014年，L.Xing,Y.Huang,Y.Shen，S.AlJa，afreh,Q.Xu和R.Alrawashdeh在本技術(shù)令頁域頂級會議〃AntennasandPropagat1nSocietyInternat1nalSymposium〃上發(fā)表題為"BroadbandU-shapedwaterantennaforDVB-Happlicat1ns"的文章。天線將基于水的諧振器設(shè)計成U型結(jié)構(gòu)，采用同軸探針饋電，天線實現(xiàn)了寬帶和高效率。[0005]2015年兒.父;[叫，￥.!1皿1^，(>).父11,和S.Alja’afreh在期刊“IEEEAccess”上發(fā)表題為“AWidebandHybridWaterAntennaWithanF-ShapedMonopole”的文章。其米用F型單極子天線和矩形水介質(zhì)諧振器天線相結(jié)合，設(shè)計一款混合水天線，天線實現(xiàn)了很寬的帶寬和很高的效率。[0006]2015年，1^.父;[1^，￥.Huang，Q.Xu，S.Alja’afreh和T.Liu在期刊“IEEEAntennasandWirelessPropagat1nLetters”上發(fā)表題為“ABroadbandHybridWaterAntennaforHand-PortableApplicat1ns”的文章。其采用同軸探針對矩形水貼片饋電，并加入一段金屬枝節(jié)調(diào)節(jié)阻抗匹配，從而設(shè)計了一款混合水天線，天線實現(xiàn)了很寬的帶寬和很高的效率。[0007]2015年Y.Li和K-M.Luk在期刊“IEEEAccess”發(fā)表題為“AWaterDenseDielectricPatchAntenna”的文章，提出了一種新型的基于水的高介電常數(shù)特性的貼片天線，采用L型探針饋電，天線工作于貼片天線模式。[0008]水天線的設(shè)計存在著許多的挑戰(zhàn)，主要解決三大問題:帶寬，增益和效率。一般水天線的帶寬較窄，隨著頻率的升高水的損耗加大，天線的效率和增益會顯著下降而且大部分水天線饋電結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易加工。這些問題都還有待于進(jìn)一步解決?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線。[0010]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，所述天線為三層堆疊式結(jié)構(gòu)，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結(jié)構(gòu)組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結(jié)構(gòu)由四根塑料支柱支撐，其特征在于所述饋電結(jié)構(gòu)為環(huán)形縫隙耦合饋電結(jié)構(gòu)，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進(jìn)行饋電。[0011]優(yōu)選的，所述水貼片為純水、鹽水或或摻雜其他化學(xué)物質(zhì)的水混合物。[0012]優(yōu)選的，所述水貼片的形狀為正方體、長方體或圓柱體。[0013]優(yōu)選的，所述環(huán)形縫隙為方形環(huán)縫隙、圓環(huán)縫隙或矩形單縫隙。[0014]優(yōu)選的，所述印刷電路板的PCB板的材料為FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷中的一種。[0015]優(yōu)選的，所述的盛裝水的容器材料為有機玻璃、聚碳酸酯玻璃、丙烯酸塑料中的一種。[0016]優(yōu)選的，所述塑料支柱材料為聚四氟乙烯、聚酰胺纖維、泡沫中的一種。[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:[0018]1、本發(fā)明通過新型耦合饋電及堆疊式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了天線雙模特性，實現(xiàn)了較寬的帶寬和較高的增益及效率。[0019]2、本發(fā)明與探針饋電水天線相比耦合饋電結(jié)構(gòu)簡單易于加工。[0020]3、本發(fā)明天線結(jié)構(gòu)簡單，容易組裝?！靖綀D說明】[0021]圖1為本發(fā)明實施例中的基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結(jié)構(gòu)天線的示意圖；[0022]圖2為圖1所示基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結(jié)構(gòu)天線的饋電結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】[0023]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。[0024]—種基于水的縫隙耦合饋電堆疊式結(jié)構(gòu)天線，如圖1所示天線為三層堆疊式結(jié)構(gòu)。其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，I為正方體水貼片，由純水構(gòu)成。2為用于盛裝水的容器。中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結(jié)構(gòu)組成，3為PCB板。4為位于PCB板上表面的金屬地板。5為在金屬地板上開的環(huán)形縫隙。6為位于PCB板下表面的金屬微帶線，微帶線末端加載一水平橫向枝節(jié)與微帶線形成T形結(jié)構(gòu)。7(a)、7(b)、7(c)和7(d)為塑料支柱。最下層8為金屬反射板。[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的饋電結(jié)構(gòu)，該饋電結(jié)構(gòu)為環(huán)形縫隙耦合饋電結(jié)構(gòu)，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一正方形環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進(jìn)行饋電。進(jìn)一步地，所述的金屬選自:招、鐵、錫、銅、銀、金、鈾，以及上述金屬的合金。所述的PCB板的材料選自:FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷。所述的盛裝水的容器材料選自:有機玻璃，聚碳酸酯玻璃(Ploycarbonate)，丙稀酸塑料(Acrylic)。所述塑料支柱材料選自:聚四氟乙烯、聚酰胺纖維(尼龍)，泡沫。[0026]天線通過縫隙耦合饋電及堆疊式結(jié)構(gòu)，激勵出兩個諧振模式，其中第一個模式為TE12模，是一種介質(zhì)諧振器天線諧振模式，覆蓋低頻段帶寬。第二個模式為傳統(tǒng)矩形貼片天線模式。天線通過這兩個模式的匹配實現(xiàn)了較寬的帶寬。[0027]天線包含三層結(jié)構(gòu)，頂層由盛裝水的容器和水組成，容器厚度為2mm，水貼片為正方體結(jié)構(gòu)，邊長45mm，高4mm。容器底部部分寬60mm，長65mm。中間層由PCB板和饋電結(jié)構(gòu)組成，PCB板寬60mm，長65mm，T形微帶線印制在PCB板下表面，上表面是一長為60mm的正方形金屬接地板，在接地板上刻蝕有一周長為120mm，寬2mm的方形環(huán)縫隙。微帶線長度為25mm，寬為2mm，微帶線一端水平開路枝節(jié)長度為6mm，另一端和SMA連接頭相連。最下層是一金屬反射板，寬80mm,長100mm。[0028]本發(fā)明包括并不僅限于上述給出的實施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的構(gòu)思下，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可作出不同的變形和替換，例如將正方體水貼片改為長方體、圓柱體或者其他形狀，將純水改為鹽水或參雜其他化學(xué)物質(zhì)的水混合物，將方形環(huán)縫隙改為圓環(huán)縫隙、矩形單縫隙，將單極化設(shè)計成雙極化，使用其他金屬進(jìn)行加工或電鍍(如金、銀、銅、鋁、鐵)等，這些變形和替換也屬于本專利保護(hù)范圍。[0029]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！局鳈?quán)項】1.一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述天線為三層堆疊式結(jié)構(gòu)，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結(jié)構(gòu)組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結(jié)構(gòu)由四根塑料支柱支撐，所述饋電結(jié)構(gòu)為環(huán)形縫隙耦合饋電結(jié)構(gòu)，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進(jìn)行饋電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述水貼片為純水、鹽水或或摻雜其他化學(xué)物質(zhì)的水混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述水貼片的形狀為正方體、長方體或圓柱體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述環(huán)形縫隙為方形環(huán)縫隙、圓環(huán)縫隙或矩形單縫隙。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述印刷電路板的PCB板的材料為FR-4、聚酰亞胺、聚四氟乙烯玻璃布、共燒陶瓷中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述的盛裝水的容器材料為有機玻璃、聚碳酸酯玻璃、丙烯酸塑料中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，其特征在于:所述塑料支柱材料為聚四氟乙烯、聚酰胺纖維、泡沫中的一種。【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于水的縫隙耦合饋電層疊式貼片天線，所述天線為三層堆疊式結(jié)構(gòu)，其中頂層由水貼片和盛裝水的容器組成，中間層由印制在印刷電路板PCB板上的饋電結(jié)構(gòu)組成，底層為金屬反射板，所述三層堆疊式結(jié)構(gòu)由四根塑料支柱支撐，所述饋電結(jié)構(gòu)為環(huán)形縫隙耦合饋電結(jié)構(gòu)，在位于PCB板上表面的金屬地板上刻蝕有一環(huán)形縫隙，由位于PCB板下表面的T形微帶線進(jìn)行饋電。本發(fā)明通過新型耦合饋電及堆疊式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了天線雙模特性，實現(xiàn)了較寬的帶寬和較高的增益及效率?！綢PC分類】H01Q1/38,H01Q9/04【公開號】CN105514597【申請?zhí)枴緾N201510961670【發(fā)明人】褚慶昕,范人貴【申請人】華南理工大學(xué)【公開日】2016年4月20日【申請日】2015年12月18日