专利名称：具有蛇形线结构的平面倒f天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及小型化微带天线，特别是一种具有蛇形线结构的平面倒F天线 (Printed Inverted-F Antenna,以下简称PIFA)。
背景技术：
随着现代通信技术的发展，天线作为通信系统的前端设备，已经受到越来越多的重 视以及更多的改进，尤其是在其带宽容量以及尺寸上。现在有很多天线都是光刻在印刷 电路板上面，PIFA是平面印刷天线一类。PIFA由微带天线转换而来，与微带天线一样， 它具有众多优点，如造价低，重量轻，加工简单，安装方便，并且与集成电路相兼容等。 它广泛应用于导弹发射器，飞行器，相控阵天线以及便携式无线收发机中。通常PIFA的 尺寸为工作波长的四分之一个波长，这样占据了PCB板上大量的空间，并且PIFA具有和 微带天线一样的缺点就是带宽窄。这些缺点使得PIFA不能满足现代通信系统的需要，所 以拓展PIFA带宽以及减小其尺寸是必要的。目前，已经有很多方法来改进PIFA的带宽， 如增加贴片的高度，用两个辐射贴片实现双频，在辐射贴片上开槽产生两个接地的谐振 模式以及用锥形的辐射贴片等。这些方法都可以有效地改进PIFA的带宽。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带宽宽、结构简单、体积小、重量轻、低剖面，易 于和微带及共面波导等平面电路或系统相连接的具有蛇形线结构的平面倒F天线。
实现本实用新型目的的技术方案为 一种具有蛇形线结构的平面倒F天线，包括介 质基板、短路点、50欧姆馈电线、接地板和微带辐射贴片，该微带辐射贴片光刻在介质 基板上，并且通过短路点与接地板相接；50欧姆馈电线也光刻在介质基板上，该50欧 姆馈电线与微带辐射贴片相连接，在微带辐射贴片的开路端接上蛇形线。
本实用新型具有蛇形线结构的平面倒F天线的蛇形线的数量为一个或两个。
本实用新型具有蛇形线结构的平面倒F天线的蛇形线为螺旋形状。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于(1)利用普通的蛇形线结构来设计 传统的PIFA，集中了PIFA的的优点，体积和重量均大大减小。(2)其平面结构易于和其他平面电路或系统连接，可实现和微带或共面波导馈线的连接。(3)微带馈电部分和
天线共用同一介质衬底，具有很高程度的集成性，可以实现天线的小型化。(4)将具有
慢波特性的蛇形线引入PIFA，有效的改进了PIFA尺寸；由于蛇形线两个平行边带上电
流方向相反，这相当于给PIFA引入电容抵消了馈电线上引入的电感，使得PIFA带宽得
到较大程度的改进，即当引入一个蛇形线时，-1(^8天线带宽为23.1%，；引入两个蛇形
线时，其带宽为40%。 (5)结构简单，制作方便，成本低。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型具有一个蛇形线结构的PIFA的平面示意图。 图2是本实用新型具有两个蛇形线结构的PIFA的平面示意图。
具体实施方式
结合图l，本实用新型具有蛇形线结构的平面倒F天线，包括介质基板3、短路点 2、 50欧姆馈电线4、接地板5和微带辐射贴片7，该微带辐射贴片7光刻在介质基板3 上，并且通过短路点2与接地板5相接；50欧姆馈电线4也光刻在介质基板3上，该 50欧姆馈电线4与微带辐射贴片7相连接，在微带辐射贴片7的开路端接上蛇形线。其 中，蛇形线的数量为一个或两个。蛇形线l、 6为螺旋形状。
本实用新型具有蛇形线结构的平面倒F天线的微带贴片7的宽度G为l-2mm，从 辐射贴片7的末端到短路点2的总长度为0.25义，并且不管是一个蛇形线还是两个蛇形 线结构，这个长度保持不变；微带贴片7到短路点2的距离L2为1 3mrn，短路点2到 50欧姆馈电线4的距离L3为3mm，而50欧姆馈电线4到蛇形线1的距离L4为3~5mm， 蛇形线1两条平行边带的距离Ls为3mm，其最末端长度L 为4mm;蛇形线1、 6的高 度L6为3mm;蛇形线6到50欧姆馈电线4的距离gl为0.2mm，蛇形线6中各平行边 带的间隔g2， g3， g4均为0.2mm，蛇形线6最末端g5长度为0.2mm。接地板5到介质基 板3末端Li长度为5 10mm。介质基板3的厚度为0.37义 0.73义，介电常数范围为2 15，其长度L为0.5 义，宽度W为0.2义~0.5 /1 。50欧姆微带线4宽2.8mm，长94mm。 根据所选用的介质衬底不同，50欧姆微带线的宽度可以有所改变。实施例微带贴片7的宽度为lmm，微带贴片7到短路点2的距离为3mm，短路 点2到50欧姆馈电线4的距离为3mm，而50欧姆馈电线4到蛇形线1 、6的距离为5mm， 蛇形线1、 6的高度为4mm,垂直部分的间隔为4mm，其最末端的长度为4mm。介质 基板3的厚度为lmm，介电常数为2.65。图2引入了两个蛇形线结构，它的多数参数 和图1 一致，唯一不同的在蛇形线结构中，50欧姆馈电线4到蛇形线1、 6的距离为 0.2mm，而蛇形线中相邻垂直部分的间隔也为0.2mm，其他的参数都和图1 一致。50欧 姆微带线4宽2.8mm，长94mm。本实用新型具有蛇形线结构的PIFA适用的频率范围 为K-E波段。
测试结果表明当引入一个蛇形线时，-10(18天线带宽为23.1%，；引入两个蛇形线 时，其带宽为40%。总体积(含微带转换)为99mm*34mm*lmm，重量不足100克。 本实用新型具有蛇形线的PIFA的制作过程如下
(1) 首先，确定天线的主模为TM01模式，根据该模式的截止频率，选定介质基 板的特性参数，包括介电常数和衬底厚度。
(2) 根据微带天线单元宽度的理论分析公式，确定微带天线的单元宽度，进而确 定PIFA的单元宽度，两者尺寸相等。
(3) 根据微带天线单元长度的理论分析公式，确定微带天线的单元长度，进而确 定PIFA的单元长度，后者为前者的一半长度。
(4) 从减小天线重量及安装面积和降低成本着眼，根据工程经验，确定介质基板 尺寸。由(2) — (3)得到的结构进行一维转换，并且在其一边接地，即可以得到一个 普通的PIFA。
(5) 在(4)中得到的PIFA基础上，将其开路端部分加上不同数量的蛇形线结构。
(6) 本专利是为适应微波毫米波混合集成电路与毫米波集成电路的应用而设计的， 因而天线馈电端特别设计了到微带的转换，也可以由同轴线进行波导激励，以便更好地 和其他微波毫米波混合集成电路或者毫米波集成电路相连接。
(7) 微带馈电和PIFA是设计在同一介质衬底板上，成为一个整体结构，无需额外 的组装以及调试附件，因此非常适合集成化以及批量生产的要求。
权利要求1、一种具有蛇形线结构的平面倒F天线，包括介质基板[3]、短路点[2]、50欧姆馈电线[4]、接地板[5]和微带辐射贴片[7]，该微带辐射贴片[7]光刻在介质基板[3]上，并且通过短路点[2]与接地板[5]相接；50欧姆馈电线[4]也光刻在介质基板[3]上，该50欧姆馈电线[4]与微带辐射贴片[7]相连接，其特征在于在微带辐射贴片[7]的开路端接上蛇形线。
2、 根据权利要求1所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于蛇形线 的数量为一个或两个。
3、 根据权利要求1或2所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于蛇 形线[l、 6]为螺旋形状。
4、 根据权利要求1所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于微带贴 片[7]的宽度G为1 2mm，从辐射贴片[7]的末端到短路点[2]的总长度为0.25义，并且不 管是一个蛇形线还是两个蛇形线结构，这个长度保持不变；微带贴片[7]到短路点[2]的 距离L2为1 3mm，短路点[2]到50欧姆馈电线[4]的距离L3为3mm，而50欧姆馈电线 [4]到蛇形线[1]的距离L4为3 5mm，蛇形线[l]两条平行边带的距离L5为3mm,其最 末端长度L7为4mm;蛇形线[l、 6]的高度L6为3mm;蛇形线[6]到50欧姆馈电线[4] 的距离gl为0.2mm，蛇形线[6]中各平行边带的间隔g2， g3， g4均为0.2mm，蛇形线[6] 最末端g5长度为0.2mm。
5、 根据权利要求1所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于接地板 [5]到介质基板[3]末端Ll长度为5~10mm。
6、 根据权利要求1所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于介质基 板[3]的厚度为0.37;i~0.73/L,介电常数范围为2 15，其长度L为0.5义 1义，宽度W为0.2;i o.5;i。
7、 根据权利要求1所述的具有蛇形线结构的平面倒F天线，其特征在于50欧姆 微带线[4]宽2.8mm，长94mm。
专利摘要本实用新型公开了一种具有蛇形线结构的平面倒F天线。该天线包括介质基板、短路点、50欧姆馈电线、接地板和微带辐射贴片，该微带辐射贴片光刻在介质基板上，并且通过短路点与接地板相接；50欧姆馈电线也光刻在介质基板上，该50欧姆馈电线与微带辐射贴片相连接，在微带辐射贴片的开路端接上蛇形线。本实用新型利用普通的蛇形线结构来设计传统的PIFA，集中了PIFA的优点，体积和重量均大大减小；其平面结构易于和其他平面电路或系统连接，可实现和微带或共面波导馈线的连接；微带馈电部分和天线共用同一介质衬底，具有很高程度的集成性，可以实现天线的小型化；结构简单，制作方便，成本低。
文档编号H01Q9/04GK201163659SQ20082003105
公开日2008年12月10日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者洋 喻, 常玉梅, 梅 李, 王湛娴, 泉 薛, 车文荃 申请人:南京理工大学