平板阵列天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种平板阵列天线，用于10GHz～100GHz的频率范围，其特征在于，包括：平板反射器，与平板反射器信号输出端连接的波导功分器，及与波导功分器信号连接的天线辐射单元；所述平板反射器具有多点平滑过渡的反射侧边，该反射侧边位于平板阵列天线的H面内，为平板阵列天线H面做幅度加权分布；所述波导功分器连接在反射侧边的一端，并位于平板阵列天线的E面内，为平板阵列天线E面做等幅分布；所述天线辐射单元包括矩形波导，及与矩形波导正交组装的介质格栅。与现有技术相比，本实用新型提供的平板阵列天线具有损耗低，工艺要求简单，加工精度要求不高，可制造性好的特点。
【专利说明】平板阵列天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线系统，尤其涉及一种用于移动通讯微波接力回传(back-haul)系统，同时可用于无线WIFI点对点(point-point link)基站间信号传输的平板阵列天线。
【背景技术】
[0002]天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
[0003]目前世界上常用的天线主要有如下几种方案，I)微带线方案，特点是加工简单，成本低，体积小；但损耗大，带宽窄是这类天线不可克服的短板，因而不可能在E波段系统中采用。2)基于平板印刷电路的基片集成波导SIW技术，这类天线的损耗和带宽性能要比微带线方案好很多。但损耗和带宽性能还不能满足工程系统要求，同时这类天线必须采用多层印刷电路方案以及多层板通孔技术，使加工成本上升；至今还未在文献中看到这类技术成熟可行的样品。3)多层板波导技术。仿真的电讯指标可以很好，但加工工艺要求很高，在文献中看到的实际测量的性能指标，特别是损耗指标较差。
[0004]由此可见，现有的天线都不同时具备可实现的电性能和良好的可制造性。另外，在V波段和E波段也没有成熟的可借鉴的平板阵列天线设计技术。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种损耗低，加工组装简单，工作频带范围宽的平板阵列天线。
[0006]为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0007]一种平板阵列天线，用于1GHz?10GHz的频率范围，其特征在于，包括:平板反射器，与平板反射器信号输出端连接的波导功分器，及与波导功分器信号连接的天线辐射单元；
[0008]所述平板反射器具有多点平滑过渡的反射侧边，该反射侧边位于平板阵列天线的H面内，为平板阵列天线H面做幅度加权分布；
[0009]所述波导功分器连接在反射侧边的一端，并位于平板阵列天线的E面内，为平板阵列天线E面做等幅分布；
[0010]所述天线辐射单元包括矩形波导，及与矩形波导正交组装的介质格栅。
[0011]作为上述方案的进一步说明，所述波导功分器为波导长宽比不小于30的超模波导功分器。
[0012]作为上述方案的进一步说明，所述天线辐射单元中的矩形波导为金属棒插入腔体壁进行安装后形成的空腔结构，该空腔结构的开口呈喇叭状；所述介质格栅正交插在空腔结构的开口上。
[0013]与现有技术相比，本实用新型提供的高频平板阵列天线具有以下有益效果:
[0014]一、天线辐射单元由正交的矩形波导和介质格栅形成连栅树结构，使得天线的损耗很低，在保证天线辐射单元本身增益的同时，也具备很大的工作频带宽度。此外，这种连栅树结构大大降低了加工和组装的精度要求，非常适合采用塑料成型加金属镀层工艺，力口工成本很低，重量很轻。
[0015]二、由于波导功分器为波导长宽比不小于30的超模波导功分器，用于高频传输时，损耗会非常小，有效降低该频段的微波传输损耗，保证天线阵整体的增益。同时，利用波导功分器将I路信号分成多路信号输出给末端的天线辐射单元，实现了天线阵列E面的等幅分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1所示为本实用新型提供的平板阵列天线结构示意图；
[0017]图2所示为平板反射器结构示意图；
[0018]图3所示为波导功分器结构示意图；
[0019]图4所示为天线辐射单元结构示意图；
[0020]图5所示为驻波反射系数图；
[0021 ]图6所示为天线辐射方向图。
[0022]附图标记说明:
[0023]1、平板反射器，2、波导功分器，3、天线辐射单元；
[0024]11、反射侧边；
[0025]31、矩形波导，32、介质格栅。
【具体实施方式】
[0026]为方便本领域普通技术人员更好地理解本实用新型实质，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细阐述。
[0027]如图1所示，一种平板阵列天线，用于1GHz?10GHz的频率范围，由平板反射器1，波导功分器2和天线辐射单元3级联构成。平板阵列天线输入端口采用WR/15标准波导(3.16X1.88mm2)馈电，输入端口连接平板反射器I实现H面的幅度分布，平板反射器I后端连接波导功分器2实现功率分配，平板阵列天线终端采用矩形波导加介质格栅的天线辐射单元3。与已有的技术比较，这种形式的天线损耗低，工艺要求简单，加工精度要求不高，可制造性好，适于采用介质材料以达到低成本化的目的，是一种非常好的高频平板阵列天线解决方案。
[0028]其中，如图2所示，所述平板反射器I具有多点平滑过渡的反射侧边11，该反射侧边11位于平板阵列天线的H面内，为平板阵列天线H面做幅度加权分布。实际制备时，反射侧边11上各平滑过渡点是考虑了相位补偿后确定的，其为波导功分器2的各功分枝节提供相同相位的波。
[0029]如图3所示，所述波导功分器2设置在平板阵列天线E面内，其波导长宽比不小于30。采用这种波导功分器的好处是，有效降低该频段的微波传输损耗，保证天线阵整体的增益。同时，由于波导功分器位于平板反射器反射侧边的后端，信号由反射侧边反射输出后，进入波导功分器，将I路信号分成多路信号输出给末端的天线辐射单元，实现了天线阵列E面的等幅分布。
[0030]如图4所示，所述天线辐射单元3由矩形波导31和介质格栅32组装在一起成连栅树结构，所述矩形波导31为金属棒插入腔体壁进行安装后形成的空腔结构，该空腔结构的开口呈喇叭状；所述介质格栅32正交插在空腔结构的开口上。天线辐射单元采用连栅树结构，大大降低了加工和组装的精度要求，特别适合采用塑料成型加金属镀层工艺，加工成本很低，同时重量很轻。
[0031]图5所示为本实施例制得平板阵列天线的一个驻波反射系数测试结果，从图中可以看出，在50GHz?70GHz的一个工作频率范围内，驻波反射损耗低于4dB。
[0032]图6所示为本实施例制得平板阵列天线的辐射方向图，从图中可以看出:主瓣宽度不超过80°，且旁瓣抑制比较明显，整个辐射波方向性好，抗干扰能力强。
[0033]以上【具体实施方式】对本实用新型的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本实用新型的保护范围进行限制。但凡依照本实用新型之实质，所做的简单改进、修饰或等效变换，都落在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.平板阵列天线，用于1GHZ?10GHz的频率范围，其特征在于，包括:平板反射器，与平板反射器信号输出端连接的波导功分器，及与波导功分器信号连接的天线辐射单元； 所述平板反射器具有多点平滑过渡的反射侧边，该反射侧边位于平板阵列天线的H面内，为平板阵列天线H面做幅度加权分布； 所述波导功分器连接在反射侧边的一端，并位于平板阵列天线的E面内，为平板阵列天线E面做等幅分布； 所述天线辐射单元包括矩形波导，及与矩形波导正交组装的介质格栅。
2.根据权利要求1所述的平板阵列天线，其特征在于，所述波导功分器为波导长宽比不小于30的超模波导功分器。
3.根据权利要求1所述的平板阵列天线，其特征在于，所述天线辐射单元中的矩形波导为金属棒插入腔体壁进行安装后形成的空腔结构，该空腔结构的开口呈喇叭状；所述介质格栅正交插在空腔结构的开口上。
【文档编号】H01P5/12GK203826563SQ201420225695
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】陈志兴, 杨华, 云宇, 杨坚 申请人:广东盛路通信科技股份有限公司