专利名称：高增益宽频带微带天线阵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线局域网通信技术领域，尤其涉及一种高增益宽频带微带天线阵， 该天线阵可作为无线局域网基于IEEE802. lla标准的无线网桥设备天线，覆盖该标准5. 8GHz 段5. 150~5. 850GHz的整个频率范围，还可作为射频识别等设备的天线。
背景技术：
无线局域网是借助于空间电磁波发送和接收数据，而无需线缆介质接入，具有灵活性、 安装简易、易于扩展、容易维护等优点。它的基础是传统的有线局域网，是有线局域网的扩 展和替换。随着个人无线移动设备的普及，传统的有线网络在一些场合难以满足人们移动办 公的需要。因此，无线局域网以强大的生命力显示了空前的发展前景。
20世纪90年代，作为全球公认的局域网权威IEEE802工作组陆续建立起了一组以协议 形式表述的无线局域网规范标准，并得到了广泛的认同和应用。80211a采用正交频分复用 (OFDM)技术调制数据，工作于5GHz频带，优点是传输速度快，物理层速率可达54 Mb/s，传 输层可达25Mbps。目前，在世界范围内基于IEEE802. ll标准的无线局域网增长势头迅猛。
无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计，是一种 在链路层实现互联的存储转发设备，该设备无线传输信息的距离主要取决于环境和天线，因 此，无线网桥的天线是无线局域网中的关键部件。
鉴于无线网桥的发展及应用领域，微带天线以其体积小、重量轻、成本低等特点，将成 为无线网桥天线的首选。微带天线是上世纪50年代提出，随着微波集成技术的发展以及各种 低耗介质材料的出现，加之空间技术的发展，对低剖面天线元的迫切需求，七十年代出现了 实用的微带天线，随之国际上展开了对微带天线研究的热潮。但由于微带天线频带窄，常规 设计的微带天线的相对带宽约为中心频率的1%-6%，限制了它的应用。近年来，人们采取了 各种措施，采用厚基板、采用小的介电常数、增加阻抗匹配网络、采用非线性基板材料等来 展宽微带天线的频带，通常可使频带展宽到15%-20%。但这些方法常使微带天线的体积变大 及一些参数变劣。微带天线的另一缺点是增益低，基本微带辐射单元一般只有6-8dBi。
微带天线阵以其高增益、波束可控等特性而获得广泛的应用。微带天线阵容易实现多极 化和双频工作，它的主要限制仍然是有效辐射频带较窄和单个阵元承受的功率。
目前市面上所见到的网桥天线多半为抛物面天线或鞭状天线，这些天线一般是裸露安装， 抗恶劣天气的能力较差，另外，体积大，成本高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高增益宽频带微带天线阵，具有频带宽、增益高、小型 化的优点。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下
高增益宽频带微带天线阵，其主要由铜质背板l、第一介质层2、馈电网络3、下层四元 阵铜箔辐射贴片4、绝缘支角5、空气层6、第二介质层7、上层四元阵铜箔辐射贴片8和馈 源9组成，铜质背板1贴置于第一介质层2基板的一侧，第一介质层2基板的另一侧布置有 馈电网络3和下层四元阵铜箔辐射贴片4,空气层6位于第一介质层2和第二介质层7之间， 两介质层之间由绝缘支角5支撑，第二介质层7基板的上层布置四元阵铜箔辐射贴片8，馈 源9与馈电网络3电连接，上层四元阵和下层四元阵场耦合。
上述馈电网络3为"工"型弯角铜箔馈电网络；所述绝缘支角5为三角形；所述馈源9 为SMA型微波接头；所述下层四元阵铜箔辐射贴片4与馈电网络3—体形成；所述四元阵横 纵向为非等间距；所述天线阵的外形体积近平板方形。
本实用新型的有益效果是馈电网络是"工"型弯角，以渐变的方式实现宽频率范围 的阻抗匹配，使各辐射贴片在宽频率范围内获得最大功率；采用三层介质结构，两层四元阵 铜箔辐射贴片，利用层间的耦合，实现不同谐振频带的交叠，以展宽频带；"工"型弯角铜箔 馈电网络与四辐射单元形成一体，以减少能量损失，便于加工制作；绝缘支角为三角形，可 实现更好的支撑及避免对贴片辐射造成的影响；采用平面四元阵，可实现同等参数情况下较 小的体积；四元阵横纵向为非等间距，可有效降低旁瓣能量以及改变主瓣宽度；整个天线阵 外形体积近平板方形，摆放灵活，适应于同体积情况下水平极化和垂直极化两种方式。
图1是本实用新型高增益宽频带微带天线阵结构的俯视图。 图2是本实用新型高增益宽频带微带天线阵结构的侧视图。 图3是本实用新型高增益宽频带微带天线阵的驻波比曲线图。 图4是本实用新型高增益宽频带微带天线阵的辐射方向图。
图中1、铜质背板，2、第一介质层，3、馈电网络，4、下层四元阵铜箔辐射贴片，5、 绝缘支角，6、空气层，7、第二介质层，8、上层四元阵铜箔辐射贴片，9、馈源。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细地描述
如图1和图2所示，本实用新型高增益宽频带微带天线阵主要由铜质背板1、第一介质
层2、馈电网络3、下层四元阵铜箔辐射贴片4、绝缘支角5、空气层6、第二介质层7、上层
四元阵铜箔辐射贴片8和馈源9组成，铜质背板1贴置于第一介质层2基板的一面，第一
介质层2基板的另一面布置"工"型弯角铜箔馈电网络3和四元阵铜箔矩形辐射贴片4，
第一介质层2和第二介质层7之间构成空气层6，两介质层之间由三角形绝缘支角5支撑，
第二介质层7基板的上层布置四元阵铜箔矩形辐射贴片8，馈源9采用SMA型微波接头
与"工"型弯角铜箔馈电网络3电连接，上、下层四元阵场耦合。
如图2所示，整个天线阵由六层构成，即第一层为铜质背板1，第二层为第一介质
层2，第三层为馈电网络3和下层四元阵铜箔辐射贴片4，第四层为空气层6，第五层为
第二介质层7，第六层为上层四元阵铜箔辐射贴片8。第一介质层2和第二介质层7的基
4/
板参数相同，厚度相等，其厚度是中间空气层厚度的/5左右，加入该层可降低微带天线 的Q值，增加带宽范围，同时提高天线的增益。上层四元阵铜箔矩形辐射贴片8的单元
长度略小于下层四元阵铜箔矩形辐射贴片4的长度，均小于中心工作波长的X，两组贴
1/
片单元宽度相等，略大于中心工作波长的/3。上下两组辐射贴片的几何中心对准，由天 线加载理论分析和实验测试得知，两组辐射贴片之间的互耦可有效增加带宽。整个天线
面积为7C^X8C7T7。本实用新型可根据设计需要，改变阵元间的距离，降低旁瓣能量和改
变主瓣宽度。本实施例中两介质层基板的介电常数为2.65。
图3为本实用新型的一个实施例的驻波比曲线图，可以看出，其带宽为1.25GHz (VSWR<2)，相对带宽达21%，完全可以覆盖IEEE802.11a无线局域网标准5.8GHz段 5. 150~5. 850GHz的整个频率范围。
图4为本实用新型的辐射方向图，由图可见，主瓣增益达13dBi，高出普通微带网桥 天线约5个dBi，该天线阵具有很好的实用价值。
权利要求1、高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，该天线阵主要由铜质背板(1)、第一介质层(2)、馈电网络(3)、下层四元阵铜箔辐射贴片(4)、绝缘支角(5)、空气层(6)、第二介质层(7)、上层四元阵铜箔辐射贴片(8)和馈源(9)组成，铜质背板(1)贴置于第一介质层(2)基板的一侧，第一介质层(2)基板的另一侧布置有馈电网络(3)和下层四元阵铜箔辐射贴片(4)，空气层(6)位于第一介质层(2)和第二介质层(7)之间，两介质层之间由绝缘支角(5)支撑，第二介质层(7)基板的上层布置四元阵铜箔辐射贴片(8)，馈源(9)与馈电网络(3)电连接，上层四元阵和下层四元阵场耦合。
2、 如权利要求1所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述馈电网络(3)为 "工"型弯角铜箔馈电网络。
3、 如权利要求1所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述绝缘支角(5)为 三角形。
4、 如权利要求1所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述馈源(9)为SMA 型微波接头。
5、 如权利要求l所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述下层四元阵铜箔辐 射贴片(4)与馈电网络(3) —体形成。
6、 如权利要求1所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述四元阵横纵向为非 等间距。
7、 如权利要求1所述的高增益宽频带微带天线阵，其特征在于，所述天线阵的外形体积 近平板方形。
专利摘要一种高增益宽频带微带天线阵属于无线局域网用天线技术领域，该天线阵包括铜质背板、第一介质层、馈电网络、上、下层四元阵铜箔辐射贴片、绝缘支角、空气层、第二介质层和馈源，铜质背板贴置于第一介质层基板的一侧，第一介质层基板的另一侧布置有馈电网络和下层四元阵铜箔辐射贴片，空气层位于第一介质层和第二介质层之间，两介质层之间由绝缘支角支撑，第二介质层基板的上层布置四元阵铜箔辐射贴片，馈源与馈电网络电连接，上层四元阵和下层四元阵场耦合。整个天线外形体积近平板方形，摆放灵活，适应于水平极化和垂直极化两种方式。本实用新型的有益效果是体积小，重量轻，制作简单，增益高，频带宽。
文档编号H01Q13/08GK201191649SQ20082001193
公开日2009年2月4日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者冲 于, 常宏铭, 车仁信 申请人:大连交通大学