一种贴片天线阵的制作方法

文档序号:9742748
一种贴片天线阵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术领域,尤其涉及一种贴片天线阵。
【背景技术】
[0002]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,对天线的要求也越来越高。一方面,需要使天线能够工作在多个频带,具有多种工作模式并具有良好的传输性能。另一方面,又要减轻天线的重量、减小天线体积并降低成本。正是由于这样的需求,各类天线被提出并得到蓬勃发展。
[0003]阵列天线品种样式繁多,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。因此阵列天线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。其增益,其收发能力都是有限度的,且时常不够用。
[0004]本发明的贴片天线阵列作为天线阵列的一类,其阵列数目较随意,组合简单实用,为当下科研、实验研发等提供了方便的应用。可根据要求增减数目以达到通信需求。

【发明内容】

[0005]基于上述情况,有必要提供一种阵列数目随意,组合简单实用的贴片天线阵。
[0006]本发明一种贴片天线阵,包括馈线以及天线体,所述馈线设置有馈线正极和馈线负极;所述天线体包括金属介质地的天线面和多个单元天线,所述单元天线为贴片天线;所述单元天线以矩阵方式排列分布在所述天线面上,所述馈线正极和馈线负极分别连接所述单元天线。
[0007]进一步的,所述单元天线具有η2个;所述单元天线分布有η行和η列。
[0008]作为一种改进,任意所述单元天线与同行相邻的单元天线距离相等,任意所述单元天线与同列相邻的单元天线距离相等。
[0009]更进一步的,任意所述单元天线与同行和同列的相邻单元天线距离相等。
[0010]具体的,相邻所述单元天线的距离为四分之一工作波长。
[0011 ]特别的,每个所述单元天线进行独立馈电。
[0012]更进一步的,每个所述单元天线进行独立馈电之后,通过后端电路进行匹配整合。
[0013]本发明一种贴片天线阵,继承了阵列天线的多天线特性,将单元天线在金属介质地的天线面按矩阵方式排列,利用阵列特性改变阻抗,无需复杂的阻抗链接,利用多天线的收集信号增加了天线系统的整体接收能量,等同增加了天线的增益。从而改善小天线的阻抗增益和方向性,达到减小阻抗、保证方向性的全向效果,使增益不易剧烈减小,克服了天线的阻抗问题,大大提高了效率。无需过于严格的阵势、及无需阻抗匹配上的复杂衔接,用于能量的接收可以起到聚少成多的作用,无需追求过高增益的天线单元也无需设计复杂的阻拦匹配组合链接,只需增加单元数目即可增加收集的能量。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种贴片天线阵排列方式示意图;
[0015]图2A为2.4GHz独立天线示意图;
[0016]图2B为2.4GHz独立天线增益3D示意图;
[0017]图3A为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线示意图;
[0018]图3B为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线all单元天线增益3D示意图;
[0019]图4A为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线示意图;
[0020]图4B为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线al2单元天线增益3D示意图;
[0021]图5A为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线示意图;
[0022]图5B为本发明一种贴片天线阵2.4GHz组合天线a22单元天线增益3D示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。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。
[0024]天线设计是一个很复杂的电磁问题,虽然天线的种类形形色色,但其本质归根到底就是设计一个具有特定电流分布的辐射体。天线所要求的各个参数都是由其辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定的。阵列天线是将已经具备某些优势的特性天线按一定数量一定方式组合在一起。其组合后,一般能得出一个特性相对更好的天线,如高的增益、更强的方向性等。
[0025]如图1所示,本发明一种贴片天线阵,包括馈线以及天线体,所述馈线设置有馈线正极和馈线负极;所述天线体包括金属介质地的天线面I和多个单元天线2,所述单元天线2为贴片面天线;所述单元天线2以矩阵方式排列分布在所述天线面I上,所述单元天线2具有η2个;所述单元天线2分布有η行和η列;作为本实施例的一种优选方式任意所述单元天线2与同行相邻的单元天线2距离相等,或者任意所述单元天线2与同列相邻的单元天线2距离相等,或者任意所述单元天线2与同行和同列的相邻单元天线2距离都相等。
[0026]为了使天线阵列效果达到最佳,本实施例中相邻所述单元天线2的距离为四分之一工作波长。
[0027]所述馈线正极和馈线负极分别连接所述单元天线2,每个所述单元天线2进行独立馈电;每个所述单元天线2进行独立馈电之后,通过后端电路进行匹配整合。
[0028]本发明为平面贴片阵列天线。单元天线2为patch天线(贴片面天线)。组合后的单元天线2性能不会改变(或者变化可忽略),组合后相当于1+1+...+I的效果。
[0029]单元天线的数目为n*n个,即有η排η列,以矩阵方式排列,并分布在同一平面介质上(地)。相邻单元天线间以一定且相等的距离排列。如图1-5Α所示,小方块为单元天线,夕卜围大方块为金属介质地。各个单元天线的尺寸因其天线的种类和频率决定。以边长为d=l/4wl为例(wl=wavelength的简写,意思为:波长)。如图1所示,all,al2‘"aln为第一行η个天线单元编号。则all与al2之间的间距为d,al2与al3之间的间距也是d...以此类推,所有行单元间的间距均为d。同样列方向:all,a21,为第一列η个单元天线的编号。则all与a21之间的间距为d,a21与a31之间的间距也是d,所有列单元间的间距均为d。所有的单元天线均在金属介质地的范围内,相邻地边缘的所有天线单元距离地边缘的距离均为d。如编号为all,al2"_aln第一行和最后一行an I,an2…ann以及第一列a 11,&21"_&111和最后一列a In,aSrvanrud的取值为四分之一波长。馈电方式为每个单元天线独立馈电。即阵列中每个单元天线独立馈电,阻抗匹配电路移植至能量接收电路后部。
[0030]如图2A-5B所示,本发明经过仿真验证,证实了单个天线频率为2.4GHz的天线,比较单个与3*3个单元天线组合后增益。事实证明本发明实现了单元天线1+1+…+1式的组合,可以自由组合,根据需要增减单元天线的数目;无需复杂的阻抗匹配电路且各个单元天线间的相互影响可忽略。
[0031]本发明一种贴片天线阵,继承了阵列天线的多天线特性,将单元天线在金属介质地的天线面按矩阵方式排列,利用阵列特性改变阻抗,无需复杂的阻抗链接,利用多天线的收集信号增加了天线系统的整体接收能量,等同增加了天线的增益。从而改善小天线的阻抗增益和方向性,达到减小阻抗、保证方向性的全向效果,使增益不易剧烈减小,克服了天线的阻抗问题,大大提高了效率。无需过于严格的阵势、及无需阻抗匹配上的复杂衔接,用于能量的接收可以起到聚少成多的作用,无需追求过高增益的天线单元也无需设计复杂的阻拦匹配组合链接,只需增加单元数目即可增加收集的能量。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种贴片天线阵,包括馈线以及天线体,所述馈线设置有馈线正极和馈线负极;其特征在于,所述天线体包括金属介质地的天线面和多个单元天线,所述单元天线为贴片天线;所述单元天线以矩阵方式排列分布在所述天线面上,所述馈线正极和馈线负极分别连接所述单元天线。2.如权利要求1所述的贴片天线阵,其特征在于,所述单元天线具有η2个;所述单元天线分布有η行和η列。3.如权利要求2所述的贴片天线阵,其特征在于,任意所述单元天线与同行相邻的单元天线距离相等,任意所述单元天线与同列相邻的单元天线距离相等。4.如权利要求3所述的贴片天线阵,其特征在于,任意所述单元天线与同行和同列的相邻单元天线距离相等。5.如权利要求4所述的贴片天线阵,其特征在于,相邻所述单元天线的距离为四分之一工作波长。6.如权利要求5所述的贴片天线阵,其特征在于,每个所述单元天线进行独立馈电。7.如权利要求6所述的贴片天线阵,其特征在于,每个所述单元天线进行独立馈电之后,通过后端电路进行匹配整合。
【专利摘要】本发明涉及天线技术领域,尤其涉及一种贴片天线阵,包括馈线以及天线体,所述馈线设置有馈线正极和馈线负极;所述天线体包括金属介质地的天线面和多个单元天线,所述单元天线为贴片天线;所述单元天线以矩阵方式排列分布在所述天线面上,所述馈线正极和馈线负极分别连接所述单元天线。本发明一种贴片天线阵,继承了阵列天线的多天线特性,将单元天线在金属介质地的天线面按矩阵方式排列,利用阵列特性改变阻抗,无需复杂的阻抗链接,利用多天线的收集信号增加了天线系统的整体接收能量,等同增加了天线的增益,无需追求过高增益的天线单元也无需设计复杂的阻拦匹配组合链接,只需增加单元数目即可增加收集的能量。
【IPC分类】H01Q1/36, H01Q21/00
【公开号】CN105514620
【申请号】CN201511026508
【发明人】黄晓霞, 谈宇光, 毛成华, 吕婧, 肖钟凯
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月31日
再多了解一些
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