双频微带贴片天线的制作方法

1.本实用新型涉及贴片天线技术领域，特别是涉及双频微带贴片天线。


背景技术：

2.目前的无线传输能量方式，主要为三类：第一类是感应耦合式无线能量传输技术，这种技术主要利用电磁感应原理，采用松耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输。该技术可以实现较大功率的电能无线传输，但由于传输原理的局限，传输距离被限制在毫米级；第二类是磁耦合谐振式无线能量传输技术，这种技术通过磁场的进场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。该技术可以在有障碍物的情况下传输，传输距离可以达到米级；第三类是电磁波无线能量传输技术，例如微波技术，该技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。
3.电磁波无线能量传输技术技术优点在于可以实现极高功率的无线传输，由于电磁波传播速率为光速，且传输定点性好，但微波在空气中的损耗也大，效率较低，并且需要针对所需物品设计相应的接收发射天线。
4.为解决现有技术中电磁波无线能量传输技术存在的问题，设计一种新的贴片天线。


技术实现要素：

5.针对上述情况，并为了满足接收特定的两个频率的信号，本实用新型提供双频微带贴片天线，解决一个天线能够接收两种频率的问题。
6.其技术方案是，双频微带贴片天线，包括金属天线贴片、介质基板和接地极，所述金属天线贴片包括第一贴片单元、第二贴片单元、第三贴片单元、第四贴片单元和第五贴片单元，所述第一贴片单元、第二贴片单元、第三贴片单元和第四贴片单元依次首尾相接围成带有缺口的矩形环状结构，其中，第一贴片单元和第三贴片单元平行设置，且第一贴片单元长度小于第三贴片单元长度，第二贴片单元和第四贴片单元平行设置，且第四贴片单元长度小于第二贴片单元长度，所述矩形环状结构的缺口由第一贴片单元和第四贴片单元不接触形成，缺口的对角位置，即靠近第二贴片单元和第三贴片单元形成的夹角的位置，在第三贴片单元上连接第五贴片单元形成整体金属天线贴片，通过自主设计，本双频微带贴片天线能够接收1.94ghz和7.04ghz的电磁波能量和信号。
7.更进一步，以介质基板中心为坐标原点，建立空间直角坐标系，以1mm为一个单位长度，以(15mm,-0.5mm,1mm)为起点坐标，依次连接坐标点(15mm,0.5mm,1mm)、(7mm,0.5mm,1mm)、(7mm,9mm,1mm)、(1mm,9mm,1mm)、(1mm,8mm,1mm)、(6mm,8mm,1mm)、(6mm,-5mm,1mm)、(-3mm,-5mm,1mm)、(-3mm,2mm,1mm)、(-4.5mm,2mm,1mm)、(-4.5mm,-7mm,1mm)、(7mm,-7mm,1mm)、(7mm,-0.5mm,1mm)、(15mm,-0.5mm,1mm)，首尾相接，形成金属天线贴片结构，由上述坐标点限定，所述第一贴片单元为7mm*15mm的矩形，所述第二贴片单元为10.5mm*2mm的矩形，第三贴片单元为17mm*1mm的矩形，第四贴片单元为5mm*1mm的矩形，所述第五贴片单元
为8mm*1mm的矩形。
8.更进一步，所述金属天线贴片的材料为copper，介电常数为1。
9.更进一步，所述介质基板材质为fr4，介电常数为4.4。
10.更进一步，所述介质基板材质为厚度1mm，长、宽均为30mm的长方体结构。
11.本实用新型的技术效果是，该贴片天线能够接收1.94ghz和7.04ghz的电磁波能量和信号，在7.04ghz处回波损耗最小值达到-37db，在此处贴片天线的带宽为100mhz；在1.94ghz处回波损耗最小值达到-22db，在此处贴片天线的带宽为100mhz，其频带匹配性能达到设计要求。
附图说明
12.图1是本实用新型金属天线贴片结构示意图。
13.图2是本实用新型立体结构示意图。
14.图3是本实用新型双频微带贴片天线回波损耗图。
15.图中：10.金属天线贴片、1.第一贴片单元、2.第二贴片单元、3.第三贴片单元、4.第四贴片单元、5.第五贴片单元。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
19.实施例一：由图1至图3给出，双频微带贴片天线，包括金属天线贴片、介质基板和接地极，所述金属天线贴片包括第一贴片单元1、第二贴片单元2、第三贴片单元3、第四贴片单元4和第五贴片单元5，所述第一贴片单元1、第二贴片单元2、第三贴片单元3和第四贴片单元4依次首尾相接围成带有缺口的矩形环状结构，其中，第一贴片单元1和第三贴片单元3平行设置，且第一贴片单元1长度小于第三贴片单元3长度，第二贴片单元2和第四贴片单元4平行设置，且第四贴片单元4长度小于第二贴片单元2长度，所述矩形环状结构的缺口由第一贴片单元1和第四贴片单元4不接触形成，缺口的对角位置，即靠近第二贴片单元2和第三贴片单元3形成的夹角的位置，在第三贴片单元上连接第五贴片单元5形成整体金属天线贴
片。
20.实施例二：在实施例一的基础上，设计微带天线时需要先对天线的金属天线贴片的尺寸、介质基板的尺寸及厚度进行理论上的估算；
21.贴片尺寸l
×
w，贴片宽度w为；
[0022][0023]
在(1)式中，c为光速，f0为禁带中心频率，ε
r
为相对介电常数；微带天线介质基板的相对有效介电常数ε
r
为：
[0024][0025]
h表示介质层厚度，为了降低表面波辐射对天线性能的影响，介质基板的厚度应该满足以下的理论计算公式：
[0026][0027]
其中fu为微带天线工作的最高频率；
[0028]
微带天线贴片的长度l为：
[0029][0030]
接地板的尺寸lg
×
wg满足下列理论公式：
[0031]
l
g
≥l+6h
ꢀꢀ
(5)
[0032]
w
g
≥w+6h
ꢀꢀ
(6)
[0033]
计算天线贴片数值，以介质基板中心为坐标原点，建立空间直角坐标系，以1mm为一个单位长度，以(15mm,-0.5mm,1mm)为起点坐标，依次连接坐标点(15mm,0.5mm,1mm)、(7mm,0.5mm,1mm)、(7mm,9mm,1mm)、(1mm,9mm,1mm)、(1mm,8mm,1mm)、(6mm,8mm,1mm)、(6mm,-5mm,1mm)、(-3mm,-5mm,1mm)、(-3mm,2mm,1mm)、(-4.5mm,2mm,1mm)、(-4.5mm,-7mm,1mm)、(7mm,-7mm,1mm)、(7mm,-0.5mm,1mm)、(15mm,-0.5mm,1mm)，首尾相接，形成金属天线贴片结构，由上述坐标点限定，所述第一贴片单元1为7mm*15mm的矩形，所述第二贴片单元2为10.5mm*2mm的矩形，第三贴片单元3为17mm*1mm的矩形，第四贴片单元4为5mm*1mm的矩形，所述第五贴片单元5为8mm*1mm的矩形。
[0034]
实施例三，在上述实施例的基础上，所述金属天线贴片的材料为copper，介电常数为1，介质基板材质为fr4，介电常数为4.4，所述介质基板材质为厚度1mm，长、宽均为30mm的长方体结构，通过自主设计，本双频微带贴片天线能够接收1.94ghz和7.04ghz的电磁波能量和信号，矩形微带贴片天线为集总端口，端口向天线看过去的阻抗为50ω。
[0035]
本实用新型的技术效果是，该贴片天线能够接收1.94ghz和7.04ghz的电磁波能量和信号，在7.04ghz处回波损耗最小值达到-37db，在此处贴片天线的带宽为100mhz；在1.94ghz处回波损耗最小值达到-22db，在此处贴片天线的带宽为100mhz，其频带匹配性能
达到设计要求。
[0036]
以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。