一种宽带矩形微带阵列天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种宽带矩形微带阵列天线。解决了现有微带阵列天线频带窄、体积大、驻波比较大的问题。天线包括介质板，在所述介质板正反两面上分别设置有若干微带辐射贴片，微带辐射贴片之间通过馈线相串联，在介质板正反两面分别形成微带阵列，在介质板上部设置有短路铜钉，所述短路铜钉两端分别与介质板正反两面的微带阵列上端相连接，介质板下端设置有同轴传输线，介质板正反两面的微带阵列下端分别与同轴传输线相连接。本实用新型的优点是结构紧凑，实现了水平方向的全向辐射，解决了传统微带阵列天线带宽窄、驻波比大的问题。
【专利说明】—种宽带矩形微带阵列天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线通信【技术领域】，尤其涉及一种宽带矩形微带阵列天线。
【背景技术】
[0002]近些年，随着无线通信、广播电视、卫星导航、移动通信等技术高速发展，对天线的性能要求越来越高，使得天线的研究成为一个热点问题。在诸多天线种类中微带阵列天线以其体积小、剖面低、重量轻、易集成、易共形和低成本等优点而受到人们的青睐。然而，由于微带阵列天线不仅带宽窄增益小，而且垂直3dB夹角小，这些因素都制约了其进一步的应用和发展。为此，研究人员提出很多方法来提高微带阵列天线的性能。
[0003]近几年手持通信设备的普及和宽带无线通信技术的发展，对天线性能提出了越来越高的要求，主要体现在频带的范围更广、体积更小、便于安装和携带，同时具有良好的辐射特性。在军事通信领域中，为了实现抗干扰和保密通信，常采用多频段、多功能电台，原有的窄带天线已无法满足要求。另外，在狭小的空间内分布多副天线，相互之间的干扰很严重，并且影响到通信质量。为了解决以上的矛盾，最有效的解决办法就是研制宽频带、小型化天线和减少载体上天线的数目。而在民用通信系统中，无线通信作为当今社会的主要技术手段显得尤为重要。随着信息容量不断扩充、传输速率不断提高，与此相对应的是通信设备日趋宽带化。天线作为无线通信系统的发射和接收部件，其宽带化的研究有着重要的现实意义。
[0004]微带阵列天线由于重量轻、体积小、低剖面、易共形和低成本等优点而得到了广泛的研究和应用，但频带窄成为微带阵列天线最大的不足，一般微带阵列天线带宽在2%?3%。因此开展扩宽微带阵列天线工作频带的工作具有很重要的意义。目前对展宽微带阵列天线带宽的研究较多，如降低微带阵列天线等效谐振电路的Q值，即增加基片厚度和降低基片的介电常数等。但是基片厚度的增加会加大表面波的激励；降低介电常数的潜力有限。另外附加寄生贴片，采取多层缝隙耦合微带阵列天线形式和印刷振子天线结构也可以展宽频带。但这些方法往往以体积和复杂性的增加为代价。
【发明内容】
[0005]本实用新型主要解决了现有微带阵列天线频带窄、体积大、驻波比较大的问题，提供了一种结构紧凑、成本低、高宽带、驻波比小的宽带矩形微带阵列天线。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种宽带矩形微带阵列天线，包括介质板，在所述介质板正反两面上分别设置有若干微带辐射贴片，微带辐射贴片之间通过馈线相串联，在介质板正反两面分别形成微带阵列，在介质板上部设置有短路铜钉，所述短路铜钉两端分别与介质板正反两面的微带阵列上端相连接，介质板下端设置有同轴传输线，介质板正反两面的微带阵列下端分别与同轴传输线相连接。本实用新型采用介质板正反两面设置微带辐射贴片，且正反两面形成的微带阵列上端之间通过短路铜钉级联，利用串馈方式形成微带阵列天线阵列天线阵列，同轴传输线用以馈电，这样实现了水平方向的全向辐射，解决了传统微带阵列天线带宽窄、驻波比大的问题。宽带矩形微带阵列天线采用印刷电路板工艺进行加工制作，使用双面覆铜板，经过PCB流程，并经过多层板制作工艺和金属基板技术，制作出具有三层电路的多层板。
[0007]作为上述方案的一种优选方案，所述微带辐射贴片为矩形，微带辐射贴片呈直线排列设置在介质板正反面上，且介质板正反两面上的微带辐射贴片相错位设置，所述短路铜钉一端连接在介质板一面微带阵列上端的馈线上，短路铜钉另一端连接在介质板另一面微带阵列上端的微带辐射贴片的中间。在介质板正反面上形成矩形贴片级联阵列，且介质板正反面上微带辐射贴片相错位设置，进一步提高了天线的性能。
[0008]作为上述方案的一种优选方案，所述介质板由聚四氟乙烯玻璃增强板制成，介质板的长度为260mm,宽度为30mm,厚度为3mm。介质板采用聚四氟乙烯玻璃增强板制成,其相对介电常数Er = 2.55，损耗角正切tan δ =0.0015。
[0009]作为上述方案的一种优选方案，所述微带辐射贴片由铜制成，微带辐射贴片长度为32.5mm，宽度为18mm，厚度为36 μ m。采用铜制成，其导电率σ = 1.57X 17(s/m)。
[0010]作为上述方案的一种优选方案，在所述介质板下端上设置有空气槽，同轴传输线伸入在空气槽内，所述同轴传输线的内导体分别与介质板正反面微带阵列下端相连接，同轴传输线的外导体与介质板相连接。介质板正反面上的微带阵列形成相并联的结构。
[0011]作为上述方案的一种优选方案,所述空气槽长度为20mm,宽度为6mm,同轴传输线长度为18mm,直径为6mm。
[0012]作为上述方案的一种优选方案，所述短路铜钉的长度为3mm，半径为0.8mm,所述馈线长度为40mm，宽度为2mm。
[0013]本实用新型的优点是:结构紧凑，采用介质板正反两面设置微带辐射贴片，通过短路铜钉级联，利用串馈方式形成微带阵列天线阵列天线阵列，实现了水平方向的全向辐射，解决了传统微带阵列天线带宽窄、驻波比大的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型正面的一种结构示意图；
[0015]图2是本实用新型背面的一种结构示意图。
[0016]1-介质板2-微带辐射贴片3-馈线4-短路铜钉5-空气槽6_同轴传输线
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
[0018]实施例:
[0019]本实施一种宽带矩形微带阵列天线，如图1和图2所示，包括介质板1，在介质板正反两面上分别设置有若干微带辐射贴片2，这些微带辐射贴片呈直线排列分别设置在介质板正反面上，且介质板正反两面上的微带辐射贴片相错位设置，微带辐射贴片之间通过馈线3相串联，这样在介质板正反两面分别形成微带阵列。在介质板上部设置有短路铜钉4，短路铜钉两端分别与介质板正反两面的微带阵列上端相连接，图1中短路铜钉一端在介质板正面与位于最上端的馈线连接，图2中短路铜钉另一端在介质板反面与位于最上端的微带辐射贴片相连接，且连接点位于该微带辐射贴片的中间位置。在介质板的下端上开有空气槽5,该空气槽为矩形,开口位于介质板底边上。在空气槽内设置有同轴传输线6,同轴传输线的内导体分别与介质板正反面微带阵列下端的微带辐射贴片相连接，同轴传输线的外导体与介质板相连接。
[0020]微带阵列天线采用特性阻抗为50 Ω的微带线馈电方式。
[0021]微带阵列天线的矩形贴片长度L 一般取为λ e/2, λ e为介质内的导波波长，即为:
；_ C
[0022]Ae ~ j'
[0023]考虑到边缘缩短效应后，实际的矩形贴片长度L应为:
[0024]L= 2,石-^
[0025]式中，ε e是有效介电常数，AL是等效辐射缝隙长度。它们可以分别用下式计算，即为:
[0026]g ^￡--±1+^ζ--? + ?2Α? 2
e 2 2 V w)
剛 M = ?姻卜+Q.3)(f:0.264;
(?-0.258)(u//? + 0,8)
[0028]经过优化再分别确定贴片的宽度、微带馈线、介质基板、同轴传输线、短路铜钉、输入铜导线等部分的尺寸。
[0029]本实施例中介质板由聚四氟乙烯玻璃增强板制成，介质板的长度为260_，宽度为30mm，厚度为3mm。机制板相对介电常数ε ^ = 2.55，损耗角正切tan δ =0.0015。
[0030]微带福射贴片由铜制成，微带福射贴片长度为32.5mm,宽度为18mm,厚度为36 μ m。其导电率 σ = 1.57 X 17 (s/m)。
[0031]馈线长度为40mm，宽度为2mm。馈线长度即微带辐射贴片之间的间距。
[0032]空气槽长度为20mm,宽度为6mm,同轴传输线长度为18mm,直径为6mm。
[0033]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0034]尽管本文较多地使用了介质板、微带辐射贴片、馈线、短路铜钉、空气槽等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【权利要求】
1.一种宽带矩形微带阵列天线，包括介质板，其特征在于:在所述介质板(I)正反两面上分别设置有若干微带辐射贴片(2)，微带辐射贴片之间通过馈线(3)相串联，在介质板正反两面分别形成微带阵列，在介质板上部设置有短路铜钉(4)，所述短路铜钉两端分别与介质板正反两面的微带阵列上端相连接，介质板下端设置有同轴传输线(6)，介质板正反两面的微带阵列下端分别与同轴传输线相连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是所述微带辐射贴片(2)为矩形，微带辐射贴片呈直线排列设置在介质板正反面上，且介质板(I)正反两面上的微带辐射贴片(2)相错位设置，所述短路铜钉(4) 一端连接在介质板一面微带阵列上端的馈线(3)上，短路铜钉另一端连接在介质板另一面微带阵列上端的微带辐射贴片的中间。
3.根据权利要求1或2所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是所述介质板(I)由聚四氟乙烯玻璃增强板制成，介质板的长度为260mm,宽度为30mm,厚度为3mm。
4.根据权利要求2所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是所述微带辐射贴片(2)由铜制成，微带辐射贴片长度为32.5mm,宽度为18mm，厚度为36 μ m。
5.根据权利要求1或2所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是在所述介质板下端上设置有空气槽(5),同轴传输线伸入在空气槽内，所述同轴传输线的内导体分别与介质板正反面微带阵列下端相连接，同轴传输线的外导体与介质板相连接。
6.根据权利要求5所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是所述空气槽(5)长度为20mm,宽度为6mm,同轴传输线长度为18mm,直径为6mm。
7.根据权利要求1或2所述的一种宽带矩形微带阵列天线，其特征是所述短路铜钉(4)的长度为3mm,半径为0.8mm,所述馈线⑵长度为40mm,宽度为2mm。
【文档编号】H01Q21/00GK204011730SQ201420392000
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】李斌 申请人:杭州航海仪器有限公司