专利名称：一种平面阵定向天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动通信基站天线领域，尤其涉及通信系统基站天线领域中的平面定向天线。
背景技术：
随着移动通信事业的蓬勃发展，远距离无线传输越来越受业界人士的关注，要实现良好的远距离无线传输，又不对周围有用信号造成干扰，这就对天线的发射和接收特性提出了很高的要求，不但要求天线有高增益和良好的方向性，同时要考虑到安装架设的实际需要，以及与周围环境的协调性，因此也要求天线具有体积小，重量轻、外形美观、安装方便等优点。目前用于远距离无线传输的天线主要有抛物面天线和短背射天线，虽然这两种天线都具有优良的电气性能指标，如高增益、高前后比等。但由于天线的体积大，重量大，给天线的安装架设带来很多不便，而且也与环境不和谐，再加上制造工艺复杂，成本高等诸多缺点，限制了这两种天线的实际使用范围。虽然美国第5210541号专利公开的印刷电路板结构的微带贴片平面阵天线可以克服上述两种天线的缺点，实现了体积小、重量轻、外形美观，但这种天线的电性能对介质材料有很强的依赖性，介质材料的特性随外界环境的变化而变化，会导致天线的电性能不稳定，可靠性差；同时介质会带来损耗，降低天线的增益，如果介质材料的一致性不好，会导致天线的一致性差，给生产带来很大障碍；同样，由于诸多上述缺点的存在使得这种天线的使用范围受到限制。
实用新型内容本实用新型的目的是为了既克服了现有抛物面天线和短背射天线的体积大、重量大、成本高的缺陷，又克服了印刷电路板结构的微带贴片平面阵一致性差、电性能不稳定的缺点，提供一种新的微带贴片平面阵定向天线，使得天线更容易生产、调试和安装，而且一致性好，电性能稳定。
本实用新型的技术方案为包括由N×N个微带贴片单元等间距分布固定在金属底板上的微带贴片阵列、馈电网络和天线输入端口；所述微带贴片单元包括上、下两层金属片，所述两层金属片之间以及下层金属板与底板之间为介质并通过介质支撑隔开；各微带贴片单元的上层金属片在同一个平面上，各微带贴片单元的下层金属片在同一个平面上；所述馈电网络是指连接天线输入口和各微带贴片单元的馈线。所述上层金属片与底板之间电连接而与下层金属片绝缘，或上层金属片、下层金属片与底板之间电连接，或下层金属片与底板电连接而与上层金属片绝缘，或上层金属片、下层金属片和底板互相绝缘。其中N＝2，3，4……。
所述介质除固定下层金属片部分外其他部分为空气。
上述方案中，根据情况也可以只用一层金属片。
本实用新型，与现有的抛物面天线和短背射天线相比，在同等增益条件下，体积减小了三分之一，厚度减小到20mm左右，重量也大大减轻，外观得到改善；实现了小体积、低剖面的效果；节省了生产成本和安装成本。和印刷电路板结构的微带贴片平面阵相比，天线的一致性较好，电性能更加稳定。
图1是本实用新型中微带贴片单元的主视图。
图2是本实用新型中微带贴片单元的俯视图。
图3是本实用新型四单元微带贴片平面阵俯视图。
图4(a)、图4(b)分别是本实用新型在2.4GHz时E面和H面的实测方向图。
图5(a)、图5(b)分别是本实用新型在2.45GHz时E面和H面的实测方向图。
图6(a)、图6(b)分别是本实用新型在2.5GHz时E面和H面的实测方向图。
具体实施方式
以下结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述图1、图2中分别是本实用新型一种实施例中微带贴片的主视图和俯视图，在该实施例中，介质除固定上层金属片和下层金属片部分的介质支撑外其他部分为空气，可以称为空气微带。1为上层金属片，2为下层金属片，3为金属底板，4为介质，5为固定螺钉，在本实施例中，5是金属的，同时起电连接上层金属片和底板的作用，6是馈电网络。上层金属片1和下层金属片2之间以及下层金属片2和金属底板3之间用介质支撑4隔开，并通过金属螺栓5将上层金属片1、下层金属片2和介质支撑固定在底板上，介质4只起将金属片1和金属片2固定作用，面积较小，使得上层金属片1和下层金属片2之间以及下层金属片2和金属底板3之间的其他部分介质为空气。所述馈电网络6给空气微带贴片单元馈电，馈电网络和下层金属片2直接相连并处于同一个平面内。上层金属片1和下层金属片2分别调谐于两个频率点上，起到了拓宽频带的作用，两个金属片之间的距离越大，则频带越宽。这种单元等间距构成平面阵，可以得到对称的方向图。
图3是本实用新型四单元空气微带贴片平面阵结构图。其中7是馈电网络的直流接地端，它通过四分之一波长变换对工作频率上的信号呈开路状态，对直流呈短路状态。8是天线输入端口，可用同轴电缆与系统的终端相连。信号从天线输入端口8进入，经馈电网络6分别给四个单元馈电，为了使增益最大化，四个单元的馈电幅度相等，上排两个单元是同相的，下排两个单元也是同相的，但上下两排是反相的，这样馈电使得E面方向图的对称性更好。该天线可实现低剖面，不用外罩时可做到总厚度不超过15mm，在一定程度上节省了安装空间。同时也便于装配，在整个装配过程中不需要焊接，产品一致性好。这种结构也更易于调试驻波比，在2400～2500MHZ内很容易将驻波比调到1.3以下。
图4、图5、图6分别是本实用新型所述空气微带贴片平面阵定向天线在2.4GHz、2.45GHz和2.5GHz时E面和H面的实测方向图。由以上的方向图可以看出，本实用新型所述空气微带贴片平面阵定向天线在这三个不同的频段，E面和H面的方向图几乎重叠，故这种均匀分布的空气微带贴片阵列可实现对称波束，适用于点对点的远距离无线通信中。
本实用新型在1.8GHZ、1.9GHZ、2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、3G(1920～2170MHZ)、3.5GHZ等频段内可成功运用。微带贴片阵列除4×4单元外，还可以为9×9、16×16等，可实现高增益天线。在带宽要求较宽时，馈电网络和下层金属片不必在同一平面内，可采用其它的馈电方式。也可以将螺栓同时穿过上下两层金属片，只要螺栓的直径不超过金属片尺寸的十分之一，对单元的驻波比和方向图不会产生太大的影响。在带宽要求不是很宽时，可以只用一层金属片，实现更低的剖面。
权利要求1.一种平面阵定向天线，其特征在于，包括由N×N个微带贴片单元等间距分布固定在金属底板上的微带贴片阵列、馈电网络和天线输入端口；所述微带贴片单元包括上、下两层金属片，所述两层金属片之间以及下层金属板与底板之间为介质并通过介质支撑隔开；各微带贴片单元的上层金属片在同一个平面上，各微带贴片单元的下层金属片在同一个平面上；所述馈电网络是指连接天线输入口和各微带贴片单元的馈线。
2.权利要求1所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述N＝2，3，4，……。
3.权利要求1所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述上层金属片与底板之间电连接而与下层金属片绝缘，或所述下层金属片与底板之间电连接而与上层金属片绝缘。
4.权利要求1所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述上层金属片、下层金属片与底板之间电连接，或所述上层金属片、下层金属片与底板之间互相绝缘。
5.权利要求1至4任一权利要求所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述介质除固定下层金属片部分的介质支撑外其他部分为空气。
6.一种平面阵定向天线，其特征在于，包括由N×N个微带贴片单元等间距分布固定在金属底板上的微带贴片阵列、馈电网络和天线输入端口；所述微带贴片单元是金属片；所述微带贴片单元与底板之间用介质支撑隔开；各微带贴片单元在同一平面上；所述馈电网络是指连接天线输入口和各微带贴片单元的馈线。
7.根据权利要求6所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述N＝2，3，4，……。
8.根据权利要求7所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述微带贴片单元与底板之间互相绝缘。
9.根据权利要求6所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述微带贴片单元与底板之间电连接。
10.权利要求6所述的平面阵定向天线，其特征在于，所述介质除固定微带贴片单元部分的介质支撑外其他部分为空气。
专利摘要一种平面阵定向天线，包括由N×N(N＝2，3，4……)个微带贴片单元等间距分布固定在金属底板上的微带贴片阵列、馈电网络和天线输入端口；微带贴片单元包括上、下两层金属片，两层金属片之间以及下层金属板与底板之间为介质并通过介质支撑隔开；各微带贴片单元的上层金属片在同一个平面上，各微带贴片单元的下层金属片在同一个平面上；所述馈电网络是指连接天线输入口和各微带贴片单元的馈线，所述介质除固定上下两层金属片的介质支撑外其他部分为空气。与现有的抛物面天线和短背射天线相比，在同等增益时，实现了小体积、低剖面的效果；节省了生产和安装成本。和印刷电路板结构的微带贴片天线相比，一致性较好，电性能更加稳定。
文档编号H01Q21/06GK2699494SQ200420045698
公开日2005年5月11日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者侯小强, 韩斌 申请人:摩比天线技术(深圳)有限公司