压控波束扫描阵列天线的制作方法

文档序号:10230125
压控波束扫描阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种天线,且特别是一种压控波束扫描阵列天线。
【背景技术】
[0002] 天线是无线通讯系统所使用的必要组件。在应用上,也有使用多个天线所构成的 天线阵列,可达到增加增益或提高指向性等目的。然而,为了因应通讯规格和需求,可对天 线福射场型的波束进行调整的波束扫描阵列天线已被使用。请参照图1,图1是传统的阵列 天线其波束调整的示意图。此阵列天线为五个一列的天线阵列,相邻的天线之间的距离d 皆为相同,且相邻的天线之间的射频信号源的相位差为A 4,故由左而右的天线的相对相 位分别为2A IKlA iKO、-IA IK-2A 4。此时,此阵列天线的波束角度为0。,波束角度 0。与相位差A 4的关系式为:
[0004] 其中,A是天线的操作频率(射频信号源的频率)所对应的波长。设计此类型阵 列天线的研发人员需要对于天线的馈入网络做设计,W达到功能要求。 【实用新型内容】 阳0化]本实用新型实施例提供一种压控波束扫描阵列天线,可通过简单的直流电压,W 控制或调整天线福射场型的波束角度。
[0006] 本实用新型实施例提供一种压控波束扫描阵列天线,包括五个等间距排列的天线 单元、不等功率分配器、第一可调式移相器、第一威尔金森功率分配器、第二可调式移相器、 第=可调式移相器、第二威尔金森功率分配器W及第四可调式移相器。五个等间距排列的 天线单元由左至右依序为第一天线单元、第二天线单元、第=天线单元、第四天线单元W及 第五天线单元。不等功率分配器具有第一端、第二端、第=端与第四端,第一端输入射频信 号,第二端、第=端与第四端输出射频信号,第二端与第=端的输出功率相等,第四端的输 出功率小于第二端与第=端的输出功率,其中,第四端经由第一相位延迟单元禪接第=天 线单元。第一可调式移相器禪接不等功率分配器的第二端。第一威尔金森功率分配器具有 输入端、第一输出端与第二输出端,第一威尔金森功率分配器的输入端禪接第一可调式移 相器,第二输出端经由第二相位延迟单元禪接第二天线单元。第二可调式移相器禪接于第 一威尔金森功率分配器的第一输出端与第一天线单元之间。第=可调式移相器禪接不等功 率分配器的第=端。第二威尔金森功率分配器具有输入端、第一输出端与第二输出端,第二 威尔金森功率分配器的输入端禪接第=可调式移相器,第二威尔金森功率分配器的第一输 出端经由第=相位延迟单元禪接第四天线单元。第四可调式移相器禪接于威尔金森功率分 配器的第二输出端W及第五天线单元之间。其中,第一可调式移相器、第二可调式移相器、 第=可调式移相器与第四可调式移相器各自具有压控电压,其中,第一可调式移相器与第 二可调式移相器的压控电压设定为相等,第=可调式移相器与第四可调式移相器的压控电 压设定为相等。
[0007] 在本实用新型一实施例中,第一可调式移相器、第二可调式移相器、第=可调式移 相器与第四可调式移相器各自包括输入端、输出端、第一传输线、第二传输线、第一压控电 容、第二压控电容、第=压控电容W及直流电压输入端。输入端禪接第一直流隔离电容。输 出端禪接第二直流隔离电容。第一传输线具有第一端与第二端,第一传输线的第一端经由 第一直流隔离电容禪接输入端,第一传输线的第二端经由第一压控电容禪接接地。第二传 输线具有第一端与第二端,第二传输线的第一端经由第二直流隔离电容禪接输出端,第二 传输线的第二端经由第一压控电容禪接接地。第二压控电容禪接于第一传输线的第一端与 接地之间。第=压控电容禪接于第二传输线的第一端与接地之间。直流电压输入端禪接于 第一传输线的第一端,其中压控电压经由直流电压输入端馈入于第一传输线的第一端。
[0008] 在本实用新型一实施例中,第一可调式移相器、第二可调式移相器、第=可调式移 相器与第四可调式移相器各自更包括:第一电阻,禪接于直流电压输入端与第一传输线的 第一端之间。
[0009] 在本实用新型一实施例中,第一可调式移相器、第二可调式移相器、第=可调式移 相器与第四可调式移相器各自更包括:第二电阻,具有第一端与第二端,第二电阻的第一端 禪接第二压控电容与第=压控电容,第二电阻的第二端禪接接地。
[0010] 在本实用新型一实施例中,不等功率分配器是微带线。
[0011] 在本实用新型一实施例中,第一相位延迟单元、第二相位延迟单元与第=相位延 迟单元是微带线。
[0012] 在本实用新型一实施例中,第一天线单元、第二天线单元、第=天线单元、第四天 线单元与第五天线单元是平板天线阵列(patch antenna array)。
[0013] 在本实用新型一实施例中,第一天线单元、第二天线单元、第=天线单元、第四天 线单元与第五天线单元是操作频率介于5GHz和6GHz之间的平板天线。
[0014] 在本实用新型一实施例中,第一压控电容、第二压控电容与第=压控电容是变容 二极管(varactor diode)。
[0015] 在本实用新型一实施例中,不等功率分配器、第一可调式移相器、第一威尔金森功 率分配器、第二可调式移相器、第=可调式移相器、第二威尔金森功率分配器与第四可调式 移相器设置于微波基板上。
[0016] 综上所述,本实用新型实施例提供一种压控波束扫描阵列天线,利用可调式移相 器的压控电压,配合不等功率分配器的设计,藉W实现了可利用简单直流电压W调整天线 福射场型的波束角度的目的与效果。
[0017] 为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容,请参阅W下有关本实用新型 的详细说明与附图,但是此等说明与附图仅用来说明本实用新型,而非对本实用新型的保 护范围作任何的限制。
【附图说明】
[0018] 图1是传统的阵列天线其波束调整的示意图。
[0019] 图2是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线的架构示意图。
[0020] 图3是本实用新型实施例提供的可调式移相器的线路示意图。
[0021] 图4是图3的可调式移相器的相位与射频信号的频率的关系图。
[0022] 图5是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线的馈入网络的示意图。
[0023] 图6是本实用新型实例提供的压控波束扫描阵列天线的相位调整电路的平面电 路板的布局(layout)示意图。
[0024] 图7是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线的端点Ll的相位与频率 的关系图。
[00巧]图8是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线的端点L2的相位与频率 的关系图。
[00%] 图9是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线其天线阵列的示意图。
[0027] 图10是本实用新型实施例提供的操作在频率为5. IGHz的压控波束扫描阵列天线 在H-plane的福射场型图。
[0028] 图11是本实用新型实施例提供的操作在频率为5. 5GHz的压控波束扫描阵列天线 在H-plane的福射场型图。
[0029] 图12是本实用新型实施例提供的操作在频率为5. 9GHz的压控波束扫描阵列天线 在H-plane的福射场型图。
【具体实施方式】
[0030] 〔压控波束扫描阵列天线的实施例)
[0031] 请参照图2,图2是本实用新型实施例提供的压控波束扫描阵列天线的架构示意 图。此压控波束扫描阵列天线是具有五个天线单元的阵列天线,五个等间距排列的天线单 元由左至右依序为第一天线单元101、第二天线单元102、第S天线单元103、第四天线单 元104 W及第五天线单元105。如图2所示所述五个天线单元的馈入电流相对相位分别为 2 A 4、1 A 4、0、-1 A 4、-2 A 4。此五个天线单元连接具有五个路径的馈入网络。由图2 可知,第一路径是由馈入点F起始,经过可调式移相器11与可调式移相器12至端点12, W 连接至第一天线101。第二路径是由馈入点F起始,经过可调式移相器11与相位延迟线路 16至端点LI, W连接至第二天线102。第=路径是由馈入点F起始,经过两阶段的相位延 迟线路15曰、巧b至端点C,W连接至第=天线103。第四路径是由馈入点F起始,经过可调 式移相器13与相位延迟线路17至端点R1,W连接至第四天线104。第五路径是由馈入点 F起始,经过可调式移相器13与可调式移相器14至端点R2, W连接至第五天线105。为了 要达到使压控波束扫描阵列
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