一种弯折天线阵列及其布置方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种弯折天线阵列及其布置方法。

背景技术：

天线作为一种用来发射或接收无线电波的部件，在无线通信系统中起到了举足轻重的作用，是无线通信系统中不可缺少的组成部分。随着高频卫星通信系统、雷达、无线通信系统，尤其是全球3G和4G网络建设的飞速发展，产品对天线的要求也越来越高。一方面，需要使天线能够对微弱信号敏感，接收很远很弱的信号，发射微弱的信号到很远的距离。同时又希望天线覆盖面积大，甚至要求360°无死角。正是由于这样的需求，各类天线阵列被提出并得到蓬勃发展。

天线阵列品种样式繁多，但是主要的共同点就是组合复杂，摆阵的阵势要求严格，阻抗链接也是要求精准。大部分天线阵列是增加整体的增益，但是其方向性受伤严重。因此天线阵列在很多区域都是不得已而用之。而一般的单个天线，款式虽然多样，但是能效总是有限的。要么其增益很小，其收发能力都是很有限度的；要么是方向性很窄，辐射覆盖范围很小。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种弯折天线阵列及其布置方法，兼具高增益和较强的方向性，组合方式简单实用，兼容性好。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种弯折天线阵列，包括基板和所述基板上设置的多个分别独立馈电、相同的单元天线，多个单元天线包括一个中心天线和与所述中心天线共线且对称设于所述中心天线两侧的一排外围天线；所述基板为柔性的，且以所述中心天线为中心朝背面弯曲，使外围天线对称位于所述基板曲面的两侧。

作为其中一种实施方式，所述中心天线与临近的所述外围天线之间的间距、相邻的两个所述外围天线之间的间距均为天线阵列的工作频率波长的1/4。

作为其中一种实施方式，多个单元天线还包括多排平行设置的所述外围天线，每排所述外围天线以所述中心天线为中心阵列设置中部设有一个所述中心天线，且每排所述外围天线中，相邻的两个所述外围天线之间的间距一致。

作为其中一种实施方式，相邻的两排所述外围天线之间的间距为天线阵列的工作频率波长的1/4。

作为其中一种实施方式，所述基板上阵列地设置有分别供对应的所述单元天线插入的天线安装位，每个所述天线安装位分别接馈电源。

作为其中一种实施方式，所述单元天线为高增益棒状天线。

作为其中一种实施方式，所述单元天线为弹簧型金属天线。

作为其中一种实施方式，所述单元天线为陶瓷介质棒状天线。

本发明的另一目的在于提供一种所述的弯折天线阵列的布置方法，包括：

提供一基板；

在所述基板上布置中心天线；

在所述中心天线的外围阵列布置外围天线；

以所述中心天线为中心，将所述基板弯曲成预定曲率。

作为其中一种实施方式，所述的弯折天线阵列的布置方法还包括：调整所述基板曲面的两侧的外围天线的数量或调整所述基板的曲率。

本发明通过使用弯折基板的方法来调节天线阵列的方向图，天线阵列的制作和使用方法简单，通过使用若干个相同的高增益棒状天线等增益高而方向性强的天线作为单元天线，组合后的单元天线性能基本不会改变，组合后相当于若干个天线的增益不变而方向性水平叠加后随基板弯折变化的效果；每个单元天线被配置为独立馈电，馈电之后可通过后端电路再做匹配整合，降低了天线间的阻抗匹配难度和精准度。另外，还可根据实际要求增减单元天线的数目以达到通信需求，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例的一种天线阵列的结构示意图。

图2为图1的天线阵列的基板弯曲前的方向性示意图。

图3为图1的天线阵列的基板弯曲后的方向性示意图。

图4为本发明实施例的另一种天线阵列的结构示意图。

图5为图4的天线阵列的基板弯曲后的方向性示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅图1～图3，本发明实施例的弯折天线阵列包括基板10和基板10上设置的多个分别独立馈电、相同的单元天线，多个单元天线包括一个中心天线21和与中心天线21共线且对称设于中心天线21两侧的一排外围天线22；基板10为柔性的，且以中心天线21为中心朝背面弯曲，使外围天线22对称位于基板10曲面的两侧。

中心天线21与临近的外围天线22之间的间距、相邻的两个外围天线22之间的间距均为天线阵列的工作频率波长L的1/4，即L/4，以更好地实现相邻的两个单元天线的叠加效果。

如图1，为了更好地说明天线阵列方式，本实施例中，外围天线22只有一排，且对称设置在中心天线21两侧。在其他实施方式中，多个单元天线还包括多排外围天线22，每排外围天线22与以上描述的位于中心的该排外围天线22平行，最终，所有的外围天线22以中心天线21为中心阵列设置，且相邻的两个外围天线22之间的间距一致。进一步优选相邻的两排外围天线22之间的间距也是天线阵列的工作频率波长的1/4。

天线的基板10为软质可弯曲材料，如PVC材质的电路板或天线安装基板。单元天线为高增益棒状天线、弹簧型金属天线或陶瓷介质棒状天线等增益高而方向性强的天线，组合后的单元天线性能基本不会改变(即使变化也可忽略)，组合后相当于若干个天线的增益不变而方向性水平叠加后随基板弯折变化的效果。每个单元天线独立馈电，然后通过后端电路再做匹配整合，可以很好地降低天线间的阻抗匹配难度和精准度。

如图2所示，在未弯曲基板10前，并排设置的中心天线21、外围天线22之间分别产生垂直于基板10的棒状的辐射范围；如图3所示，当基板10弯曲形成一定曲率后，固定好基板10以防止形变改变。中心天线21、外围天线22形成的方向图辐射范围更广，趋近1/4球状。由于相邻的两个单元天线之间间距相等，相邻两个辐射范围之间的夹角相同，辐射均匀。

为了提高天线阵列的易组合性能，基板10上阵列地设置有分别供对应的单元天线插入的天线安装位，如插槽，每个天线安装位分别外接馈电源。将单元天线安装到相应的天线安装位后，单元天线自然地与馈电源连接而加入到天线阵列中，拆装过程也十分便利。

通过图3可以看出，方向图并不是理想的圆弧，相邻的两个单元天线的方向图的重叠处呈凹陷状，当单元天线数量较少的时候，凹陷尤其明显。单元天线对应的方向图因为基板的弯曲而发生改变，当一条直线段上的单元天线数目增多时，其整体方向图的图形向圆球靠拢。而基板的弯曲角度随单元天线数量和使用需求而定，需要辐射更广的面，则弯曲程度就应增大(即曲率半径应变小)；辐射范围需要变小，则弯曲程度就应减小(即曲率半径应增大)。如图4和图5所示，为在图1～3所示的实施例的基础上增加单元天线数量后的一种天线阵列及其方向图，中心天线21与居中的、与中心天线21共线的一排外围天线22所在的直线两侧对称设置有若干排单元天线，每排单元天线与居中的一排外围天线22平行，均包括中部的一个中心天线21和中心天线21两侧对称设置的外围天线22，每一排和每一列上，相邻的中心天线21与中心天线21、中心天线21与外围天线22、外围天线22与外围天线22间距均相等，优选为L/4。最终，一列中心天线21位于基板10中部的弯折线上，外围天线22以该弯折线为中心左右对称(如图4)。可以看出，在具有同等的辐射范围的情况下，其凹陷处尺寸更小，方向图更趋近1/4球状。

本发明的另一目的在于提供一种的弯折天线阵列的布置方法，包括：

提供一基板10；

在基板10上布置中心天线21；

在中心天线21的外围阵列布置外围天线22；

以中心天线21为中心，将基板10弯曲成预定曲率。

其中，在布置不同的天线阵列时，还需要根据不同的辐射需求调整基板10曲面的两侧的外围天线22的数量，并相应调整基板10的曲率。

本发明通过使用弯折基板的方法来调节天线阵列的方向图，天线阵列的制作和使用方法简单，可以实现自由组合，基于可以随意调节基板的弯曲程度，整个阵列的方向图可以根据实时需求随时调整，而且调整方法简单易实现。通过使用若干个相同的高增益棒状天线等增益高而方向性强的天线作为单元天线，组合后的单元天线性能基本不会改变，组合后相当于若干个天线的增益不变而方向性水平叠加后随基板弯折变化的效果；每个单元天线被配置为独立馈电，馈电之后可通过后端电路再做匹配整合，降低了天线间的阻抗匹配难度和精准度。另外，还可根据实际要求增减单元天线的数目以达到通信需求，实用性强。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。