四层十六微带单元八木测向天线的制作方法

四层十六微带单元八木测向天线
(一)、技术领域：
1.本发明涉及一种天线，特别涉及一种四层十六微带单元八木测向天线。
(二)、

背景技术：
：
2.微带天线重量轻、剖面薄、馈电灵活,可以与载体表面共形，可以实现线极化和圆极化，能够进行双频段和三频段工作，容易与有缘电路集成在同一介质基片上，可以采用印制电路技术批量生产，降低生产成本。然而微带天线也具有一些缺点，例如:工作频率窄，允许功率范围小，损耗大，易形成表面波，引起天线效率下降，因而增益低，介质基片厚度和介电常数的误差对带宽、增益等性能影响较大等。因此，针对微带天线，在展宽频带、缩小尺寸、提高增益、阵列技术等方面进行深入的研究和探讨，是非常具有现实意义的。由于微带天线独特的特点，微带天线在许多方面已经取得了一定的突破。目前的研究热点主要集中在宽频带、小型化、高增益及阵列技术等方面。
3.用于测向的天线也称测向天线，测向天线是用来测定无线电台发射出来的电波的来波方向的器件，通过测定来波方向可以确定发射机的位置，现有测向天线增益低，外形尺寸较大，携带不方便。
(三)、

技术实现要素：
：
4.本发明要解决的技术问题是：提供一种四层十六微带单元八木测向天线，该天线的八木微带单元的线极化宽带特性好﹑波束宽度较窄﹑增益高﹑方向性好，十六个八木微带单元组阵后能实现360
°
全方位覆盖。
5.本发明的技术方案：
6.一种四层十六微带单元八木测向天线，含有一个竖直设置的支撑柱，支撑柱上设有四层微带天线，该四层微带天线的形状相同，该四层微带天线从下到上依次为：第一层微带天线﹑第二层微带天线﹑第三层微带天线和第四层微带天线；每层微带天线中含有四个相同的八木微带单元，四个八木微带单元均匀分布在支撑柱四周，每个八木微带单元均含有一个水平设置的微带基板，每个微带基板上设有一个印刷八木天线阵列；每层微带天线的中心线均与支撑柱的中心线重合，第二层微带天线﹑第三层微带天线和第四层微带天线在一个水平面上的三个投影按照同一个旋转方向绕支撑柱的中心线分别旋转22.5
°
﹑45
°
和67.5
°
后均与第一层微带天线在该水平面上的投影重合。
7.每层微带天线中的四个八木微带单元通过一个水平设置的中间基板连接在一起，中间基板的中部设有一个第一通孔，支撑柱从该第一通孔中穿过，微带天线的中心线穿过第一通孔的中心；在每层微带天线中，中间基板和四个微带基板均位于同一个水平面上，四个微带基板均匀分布在中间基板的四周且四个微带基板均与中间基板连接。
8.每层微带天线中的中间基板和四个微带基板为一体式结构。
9.每个印刷八木天线阵列含有n个激励阵子﹑m
×
n个引向阵子﹑n个反射阵子和一个馈电接口，m
×
n个引向阵子以m行n列的矩阵形式排列在微带基板的上表面上，n个反射阵子
也设在微带基板的上表面上；n个激励阵子分别设置在n列引向阵子的前面，n个反射阵子分别设置在n个激励阵子的前面，馈电接口设置在n个反射阵子的前面，在微带基板的下表面上且与n个反射阵子和馈电接口对应的区域设有背面金属镀层，馈电接口的接地端与背面金属镀层连接；每个激励阵子含有左﹑右两部分，一部分位于微带基板的上表面上，另一部分位于微带基板的下表面上且与背面金属镀层连接，激励阵子的两部分之间相互不连接；每个反射阵子的中部开有断槽，断槽使反射阵子的左﹑右两边不连接；n个激励阵子在微带基板上表面上的一部分分别通过n个微带馈线与馈电接口的信号端连接，微带馈线设在微带基板的上表面上，n个微带馈线分别从n个反射阵子中部的断槽中穿过，反射阵子通过微带基板上的金属化过孔与背面金属镀层连接。
10.每个印刷八木天线阵列中的引向阵子位于远离支撑柱的一侧；n为2，m为5。
11.每层微带天线中的中间基板通过第一直角连接件与支撑柱的侧面连接。
12.中间基板为正方形板，微带基板为切角矩形板；在每层微带天线中，中间基板的四个侧边分别与四个微带基板的一个侧边连接；中间基板中部的第一通孔为正十六角星形通孔，中间基板的中心与第一通孔的中心重合，在中间基板上且位于第一通孔四周均匀设有十六个第二通孔，十六个第二通孔分别正对第一通孔的十六个角的顶点；支撑柱为正方形柱，支撑柱的四个棱角分别位于第一通孔的四个角内；第一直角连接件的竖直面与支撑柱的侧面通过第一螺钉连接，第一直角连接件的水平面与中间基板的上表面或下表面通过第二螺钉连接，第二螺钉安装在第二通孔中。
13.支撑柱上还设有一个水平的接线盘，接线盘位于第一层微带天线的下方，接线盘上设有十六个接线端子，十六个八木微带单元上的馈电接口通过十六根馈电导线分别与十六个接线端子连接，方便后期装配。
14.接线盘的中部设有一个第三通孔，支撑柱从该第三通孔中穿过，接线盘通过第二直角连接件与支撑柱的侧面连接；接线盘为圆盘，十六个接线端子均匀分布在接线盘的周边；支撑柱的下端设有底座。
15.第三通孔为方形孔，第二直角连接件的竖直面与支撑柱的侧面通过第三螺钉连接，第二直角连接件的水平面与接线盘的上表面或下表面通过第四螺钉连接。
16.四层微带天线之间的间距相同。
17.支撑柱的材质为铝合金型材；中间基板和微带基板的材质均为环氧玻璃布层压板，环氧玻璃布层压板的均匀性和导热性好，受频率和温度影响很小；接线盘的材质为电木，电木具有较高的机械强度和良好的绝缘性，且耐热、耐腐蚀；馈电导线为同轴线缆；第一直角连接件和第二直角连接件的材质为塑料。
18.该四层十六微带单元八木测向天线的中心频点为2450mhz，频带宽度为10mhz，作为定向微带天线，在工作角度
±
20
°
内增益在6db以上。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明将八木天线的理论应用于八木微带单元中，八木微带单元中的印刷八木天线阵列中含有激励阵子﹑引向阵子和反射阵子，且采用并联馈电结构，八木微带单元的线极化宽带特性好﹑波束宽度较窄﹑增益高﹑方向性好。
21.2、本发明采用四层十六微带单元的方法来实现微带阵列天线设计，保证了天线增益的最大化，十六个微带单元保证了天线360
°
全方位覆盖。
22.3、本发明的每层微带天线的中间基板中部的第一通孔为正十六角星形通孔，第一通孔四周均匀设有十六个第二通孔，中间基板通过第一直角连接件与支撑柱的侧面连接，第一直角连接件的水平面与中间基板的上表面或下表面通过第二螺钉连接，第二螺钉安装在第二通孔中；由于相邻第二通孔之间的圆心角是22.5
°
，当把中间基板安装在支撑柱上时，可轻松地使各层微带天线之间的相对旋转角保持在22.5
°
的整数倍，安装轻松﹑方便；并且，正方形支撑柱的四个棱角分别位于第一通孔的四个角内，可防止微带天线转动，保证各层微带天线之间的相对旋转角不会改变，使天线的性能更加可靠。
23.4、本发明的八木微带单元采用基板制成，结构简单﹑制做安装方便。
(四)、附图说明：
24.图1为四层十六微带单元八木测向天线的结构示意图；
25.图2为图1的俯视放大结构示意图；
26.图3为图2中第四层微带天线的结构示意图；
27.图4为图2中第三层微带天线的结构示意图；
28.图5为图2中第二层微带天线的结构示意图；
29.图6为图2中第一层微带天线的结构示意图；
30.图7为图3中第四层微带天线的后视结构示意图；
31.图8为图1中的a
‑
a剖视放大结构示意图；
32.图9为图8中接线盘的结构示意图。
(五)、具体实施例：
33.参见图1～图9，图中，四层十六微带单元八木测向天线含有一个竖直设置的支撑柱5，支撑柱5上设有四层微带天线，该四层微带天线的形状相同，该四层微带天线从下到上依次为：第一层微带天线1﹑第二层微带天线2﹑第三层微带天线3和第四层微带天线4；每层微带天线中含有四个相同的八木微带单元，四个八木微带单元均匀分布在支撑柱5四周，每个八木微带单元均含有一个水平设置的微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)，每个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)上设有一个印刷八木天线阵列；每层微带天线的中心线均与支撑柱5的中心线oo’重合，第二层微带天线2﹑第三层微带天线3和第四层微带天线4在一个水平面上的三个投影按照顺时针方向绕支撑柱5的中心线oo’分别旋转22.5
°
﹑45
°
和67.5
°
后均与第一层微带天线1在该水平面上的投影重合。
34.每层微带天线中的四个八木微带单元通过一个水平设置的中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)连接在一起，中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)的中部设有一个第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)，支撑柱5从该第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)中穿过，微带天线的中心线穿过第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)的中心；在每层微带天线中，中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)和四个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)均位于同一个水平面上，四个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)均匀分布在中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)的四周且四个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)均与中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)连接。
35.每层微带天线中的中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)和四个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)为一体式结构。
36.每个印刷八木天线阵列含有2个激励阵子﹑5
×
2个引向阵子(1
‑
6﹑2
‑
6﹑3
‑
6﹑4
‑
6)﹑2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)和一个馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)，5
×
2个引向阵子(1
‑
6﹑2
‑
6﹑3
‑
6﹑4
‑
6)以3行2列的矩阵形式排列在微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的上表面上，2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)也设在微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的上表面上；2个激励阵子分别设置在2列引向阵子(1
‑
6﹑2
‑
6﹑3
‑
6﹑4
‑
6)的前面，2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)分别设置在2个激励阵子的前面，馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)设置在2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)的前面，在微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的下表面上且与2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)和馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)对应的区域设有背面金属镀层(4
‑
12)，馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)的接地端与背面金属镀层(4
‑
12)连接；每个激励阵子含有左﹑右两部分，一部分(1
‑
7﹑2
‑
7﹑3
‑
7﹑4
‑
7)位于微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的上表面上，另一部分(4
‑
11)位于微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的下表面上且与背面金属镀层(4
‑
12)连接，激励阵子的两部分之间相互不连接；每个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)的中部开有断槽，断槽使反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)的左﹑右两边不连接；2个激励阵子在微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)上表面上的一部分(1
‑
7﹑2
‑
7﹑3
‑
7﹑4
‑
7)分别通过2个微带馈线(1
‑
8﹑2
‑
8﹑3
‑
8﹑4
‑
8)与馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)的信号端连接，微带馈线(1
‑
8﹑2
‑
8﹑3
‑
8﹑4
‑
8)设在微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的上表面上，2个微带馈线(1
‑
8﹑2
‑
8﹑3
‑
8﹑4
‑
8)分别从2个反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)中部的断槽中穿过，反射阵子(1
‑
9﹑2
‑
9﹑3
‑
9﹑4
‑
9)通过微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)上的金属化过孔(1
‑
10﹑2
‑
10﹑3
‑
10﹑4
‑
10)与背面金属镀层(4
‑
12)连接。
37.每个印刷八木天线阵列中的引向阵子(1
‑
6﹑2
‑
6﹑3
‑
6﹑4
‑
6)位于远离支撑柱5的一侧。
38.每层微带天线中的中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)通过第一直角连接件6与支撑柱5的侧面连接。
39.中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)为正方形板，微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)为切角矩形板；在每层微带天线中，中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)的四个侧边分别与四个微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的一个侧边连接；中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)中部的第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)为正十六角星形通孔，中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)的中心与第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)的中心重合，在中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)上且位于第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)四周均匀设有十六个第二通孔(1
‑
4﹑2
‑
4﹑3
‑
4﹑4
‑
4)，十六个第二通孔(1
‑
4﹑2
‑
4﹑3
‑
4﹑4
‑
4)分别正对第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)的十六个角的顶点；支撑柱5为正方形柱，支撑柱5的四个棱角分别位于第一通孔(1
‑
3﹑2
‑
3﹑3
‑
3﹑4
‑
3)的四个角内；第一直角连接件6的竖直面与支撑柱5的侧面通过第一螺钉8连接，第一直角连接件6的水平面与中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)的下表面通过第二螺钉7连接，第二螺钉7安装在第二通孔(1
‑
4﹑2
‑
4﹑3
‑
4﹑4
‑
4)中。
40.支撑柱5上还设有一个水平的接线盘9，接线盘9位于第一层微带天线1的下方，接线盘9上设有十六个接线端子10，十六个八木微带单元上的馈电接口(1
‑
5﹑2
‑
5﹑3
‑
5﹑4
‑
5)通过十六根馈电导线分别与十六个接线端子10连接，方便后期装配。
41.接线盘9的中部设有一个第三通孔15，支撑柱5从该第三通孔15中穿过，接线盘9通过第二直角连接件11与支撑柱5的侧面连接；接线盘9为圆盘，十六个接线端子10均匀分布在接线盘9的周边；支撑柱5的下端设有底座12。
42.第三通孔15为方形孔，第二直角连接件11的竖直面与支撑柱5的侧面通过第三螺钉14连接，第二直角连接件11的水平面与接线盘9的上表面通过第四螺钉13连接。
43.四层微带天线之间的间距相同。
44.支撑柱5的材质为铝合金型材；中间基板(1
‑
1﹑2
‑
1﹑3
‑
1﹑4
‑
1)和微带基板(1
‑
2﹑2
‑
2﹑3
‑
2﹑4
‑
2)的材质均为环氧玻璃布层压板，环氧玻璃布层压板的均匀性和导热性好，受频率和温度影响很小；接线盘9的材质为电木，电木具有较高的机械强度和良好的绝缘性，且耐热、耐腐蚀；馈电导线为同轴线缆；第一直角连接件6和第二直角连接件11的材质为塑料。
45.该四层十六微带单元八木测向天线的中心频点为2450mhz，频带宽度为10mhz，作为定向微带天线，在工作角度
±
20
°
内增益在6db以上。