具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

下面通过附图具体描述本发明的实施例。

图1所示为本发明实施例所提供的一种宽带天线的立体图，图2所示为该种宽带天线的爆炸图。参照图1和图2，本发明所提供的一种宽带天线，包括：

作为宽带天线接地板的接地层1；

由接地层1承载的馈电微带线2；

和馈电微带线2设置在接地层1同一侧且和馈电微带线2通过绝缘介质层(图1和图2中未标记)相隔的辐射贴片3；

设置在馈电微带线2远离接地层1一侧(即在馈电微带线2的沿z 轴正半轴一侧)且和馈电微带线2通过绝缘介质层(图1和图2中未标记)相隔的辐射贴片3；

以及，位于绝缘介质层内相互平行的第一L型探针4和第二L型探针5，第一L型探针4由第一臂41和第二臂42组成，第二L型探针5 由第三臂51和第四臂52组成，其中，第一臂41和第三臂51是设置在辐射贴片3的下方(即在辐射贴片3的沿z轴负半轴一侧)且平行于辐射贴片3，第二臂42和第四臂52的开放端分别连接馈电微带线2。

需要说明的是，第二臂42的上述开放端，即指第二臂42未和第一臂41连接的一端；第四臂52的上述开放端，即指第四臂52未和第三臂 51连接的一端。

本发明实施例所提供的宽带天线，通过第一L型探针4和第二L型探针5构成双L型探针结构，并且各L型探针一臂设置在辐射贴片3的下方且平行于辐射贴片3以及另一臂开放端连接馈电微带线2，因而，馈电微带线2传输来的电能通过双L型探针结构较好地耦合到辐射贴片 3，从而不仅使宽带天线实现了宽频带的特征，而且降低了天线E面的交叉极化分量，使得贴片天线的增益得到大幅提升，实现了使宽带天线同时皆备小体积和宽频带、高增益的技术效果。

进一步，馈电微带线2为由顶端横线21和支撑竖线22构成的T型结构，且顶端横线21关于支撑竖线22对称分布；支撑竖线22设置在接地层1的中心纵轴线O₁O₂上；支撑竖线22的开放端为馈电点，其中，接地层1的中心纵轴线O₁O₂即为接地层1的一条沿着x轴方向的对称轴，从而馈电微带线2和接地层1构成一个轴对称式的馈电结构。

基于馈电微带线2的上述轴对称结构，双L型探针的结构可以设置如下：第一L型探针4和第二L型探针5分别连接馈电微带线2的顶端横线上的两个末端，第二臂42和第四臂52均与辐射贴片3所在平面垂直，第一臂41和第三臂51均与辐射贴片3所在平面平行；第一L型探针4和馈电微带线2的接触点Q1以及第二L型探针5和馈电微带线2 的接触点Q2设置在所述顶端横线上且关于接地层1的中心纵轴线O₁O₂对称分布，因而第一L型探针4和第二L型探针5组成相对于馈电微带线2的对称结构，从而有利于使馈电微带线2传输来的电能充分耦合到辐射贴片3上。

并且，基于馈电微带线2的上述轴对称结构，辐射贴片3可以设置如下：辐射贴片3设置在绝缘介质层的上表面中央；以及，辐射贴片3 关于目标轴线C₁C₂对称分布，目标轴线C₁C₂在接地层1所在平面的投影和接地层1的中心纵轴线O₁O₂重合，因而，辐射贴片3为相对于馈电微带线2的轴对称结构，从而不仅使得辐射贴片3以对称的方式将电磁波辐射出去，更有利于在对称轴方位上获得的天线增益极大值达到最大。

进一步，辐射贴片3呈矩形结构，呈矩形结构的辐射贴片3中第一边31和第三边33平行(即都沿x轴方向)，以及第二边和第四边平行 (即都沿y轴方向)；双L型探针中第一臂41和第三臂51都沿x轴方向，即与辐射贴片3中的第一边31、第三边33呈平行结构；辐射贴片3 中的第一边31和第三边33为锯齿形结构，因而，辐射贴片3第一边31 和第三边33作为辐射贴片3的辐射边并采用锯齿形结构，从而不仅延长了辐射贴片3上的电流路径以增大天线的增益，而且使得天线无需增大尺寸则实现了谐振点向低频偏移的技术效果，因而也有利于降低天线尺寸。

进一步，上述接地层1包括介质底层和金属镀层，金属镀层镀在介质底层的远离绝缘介质层的一面上，即接地层1的沿z轴正半轴一侧为介质底层而沿z轴负半轴一侧为金属镀层，介质底层的设置使得馈电微带线2所传输来的电能不会大量地流向地面，有利于辐射贴片3耦合到较多电能，从而使得宽带天线的增益得以增强。

上述辐射贴片3可以通过支撑结构支撑在接地层1上从而和接地层 1上承载的馈电微带线2之间形成绝缘介质层，在天线使用过程中该绝缘介质层内填充空气，即通过空气层形成绝缘介质层。在本发明的一个可选实施例中，参照图3，馈电微带线2和辐射贴片3之间的绝缘介质层内填充泡沫塑料以形成介质隔层6；以及，介质隔层6的平面尺寸和接地层1相同，介质隔层6在接地层1所在平面上的投影和接地层1重合。

需要说明的是，如无特别强调，本发明各实施例中的平面尺寸是指投影到xy平面上的尺寸。

具体地，上述泡沫塑料可以采用PMI泡沫，即采用在聚甲基丙烯酰亚胺内设置空隙而制成的一种材料，该材料是目前同等密度条件下最硬的结构芯材，属于一种轻质高强度材料。

本发明实施例中，馈电微带线2和辐射贴片3之间的绝缘介质层内填充泡沫塑料以形成介质隔层6，从而辐射贴片3通过介质隔层6支撑在接地层1上，并且第一L型探针4和第二L型探针5通过周围填充的介质隔层6加以固定。

参照图4，在另一个可选的实施方式中，宽带天线还包括：介质覆层7，其中，介质覆层7位于辐射贴片3远离接地层1的一侧(即位于辐射贴片3的沿z轴正半轴一侧，也就是位于辐射贴片3的没有设置接地层1的一侧)；且介质覆层7与接地层1的远离辐射贴片3一面相距0.5λ，其中，λ为宽带天线的中心工作频率所对应波长，从而根据法布里 -珀罗谐振腔(Fabry–Pérot cavity，简称F-B谐振腔)理论，辐射贴片3 沿z轴辐射出去的电磁波实现了场强叠加，即收窄了天线主瓣宽度，进一步提升了天线沿z轴方向的极大增益，经测试可以使得C波段整个频段增益提升约1.2dB。

具体地，介质覆层7可以和接地层1的平面尺寸相同，且介质覆层 7在接地层1所在平面上的投影和接地层重合。

进一步，宽带天线还包括：支撑介质覆层7的支撑柱以使介质覆层 7固定在介质隔层6上。具体地，宽带天线可以包括四根等高的支撑柱，且接地层1和介质覆层7皆为矩形结构，四根支撑柱分别设置在介质覆层7的四个边角区域，图4由于可视角度的原因只标示了四根支撑柱中的第一支撑柱81、第二支撑柱82和第三支撑柱83，四根支撑柱中的未标示支撑柱和第一支撑柱81沿x轴排列以及和第三支撑柱沿y轴排列。

若上述宽带天线的中心工作频率所对应波长的一半为40mm，则宽带天线可以具体采用如下尺寸：(1)接地层1、介质隔层6和介质覆层 7为立方体结构，且各自与xy平面平行的横截面都为边长60mm的正方形；(2)介质底层沿z轴的厚度为1mm，介电常数为2.2；(3)接地层1中的金属镀层采用材料为铜；(4)介质隔层6沿z轴的厚度为6mm； (5)介质覆层7采用材料的介电常数为9.8；(6)辐射贴片3中第一边 31和第三边32的长度为22mm，另两边长度为29mm；(7)L型探针在z轴的高度为4mm且沿x轴的长度为12mm；(8)金属镀层、辐射贴片3和介质覆层7各自沿z轴的厚度相对于天线尺寸忽略不计。

发明人选择本发明实施例所提供的上述尺寸宽带天线进行了性能测试，测试结果显示：天线的输入阻抗为50Ω，达到了常用的最佳输入阻抗；且电压驻波比和增益的测试结果如图5到图11所示，其中，图5 所示为天线的电压驻波比曲线；图6到图8所示依次为天线在4.5GHz、 5GHz和5.5GHz三个不同频点处的E面方向图，所述天线E面即图4 所示的xz面；图9到图11所示依次为天线在4.5GHz、5GHz和5.5GHz 三个不同频点处的H面方向图，所述天线H面即图4所示的yz面。并且，图6到图11中，虚线所标示的封闭曲线表示主极化曲线，实线所标示的封闭曲线表示交叉极化曲线；主辐射方向上命名name分别为m1 和m2的两个取值点依次为主极化取值点和交叉极化取值点，上述主辐射方向指天线E面或H面上和z轴之间夹角Theta＝0°的方向(即沿z 轴的方向)；以及，各图中所标示的点m1和点m2的增益Mag取值以及3dB波瓣宽度xdb10Beamwidth(3)取值如下：

图6中，点m1的增益为10.0017dB，点m2的增益为-45.5545dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为42.9672°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为56.7319°；

图7中，点m1的增益为10.7688dB，点m2的增益为-35.1188dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为23.5762°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为45.0116°；

图8中，点m1的增益为10.2943dB，点m2的增益为-28.5052dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为32.9856°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为38.6560°；

图9中，点m1的增益为10.0017dB，点m2的增益为0dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为61.0915°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为 49.5566°；

图10中，点m1的增益为10.7688dB，点m2的增益为-35.1188dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为59.9422°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为48.9367°；

图11中，点m1的增益为10.2943dB，点m2的增益为-28.5052dB，主极化曲线的3dB波瓣宽度为66.1234°，交叉极化曲线的3dB波瓣宽度为50.4569°。

由图5所示的电压驻波比曲线可以看出：在4.1GHz～5.63GHz的频段范围内，天线各频点的电压驻波比都小于2.0，因而4.1GHz～5.63GHz 可作为天线的工作频段范围，而该频段范围的天线相对带宽达到了30％。

由图6到图8所示的天线E面方向图曲线可以看出：(1)天线E 面的交叉极化值极小，整个工作频段内的最大隔离度达到图6所示的 -55.5562dB；(2)天线E面的3dB波瓣宽度很窄，能量集中在主辐射方向向外辐射，整个工作频段内主极化曲线的最小波瓣宽度达到图7所示的23.5762°。

由图9到图11所示的天线H面方向图曲线可以看出：(1)天线H 面的交叉极化相对于E面有所增大，在主辐射方向外呈逐渐增大趋势；(2)整个频段内主极化曲线的波瓣宽度收窄效果不明显，这与常规贴片近似，主要是由馈电方式决定。

并且，从图6到图11所示的方向图曲线可以看出：选取的天线 4.5GHz、5GHz、5.5GHz三个频点，天线主极化实际辐射增益值依次为图6和图9所示的10.0017dB、图7和图10所示的10.7688dB、图8和图11所示的10.2943dB，即，天线在整个工作频段内主极化实际辐射增益均大于10dB，高于一般天线所具有的2dB～3dB的辐射增益。

因而，本发明实施例所提供的宽带天线，在尺寸仅为 60mm×60mm×40mm的情况下就可以具备宽频带和高增益的特点，节省安装空间，在用于地面通信和飞行器通信时可与载体平台共形。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，在以上描述中，诸如中心、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部、横向、纵向等方位用词和诸如厚度、高度、长度等丈量用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处位置和使用状态进行相应变化，所以，不应当将这些用语解释为限制性用语。而涉及连接的术语是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式进行明确说明。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。