一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构的制作方法

本发明属于阵列天线技术领域，具体涉及一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构。

背景技术：

近年来，阵列天线技术受到了移动通信领域学者们的青睐，并且在基站和雷达中得到了广泛的应用。但是，随着人们对移动通信设备的要求越来越高，阵列天线技术在使用进程中受到了很多限制，如体积大，增益低等。此外，现代的移动通信要求设备小型化与便携化，这就要求阵列天线单元所占用的总空间变得很小，从而使天线阵单元之间的距离变得很小。而天线阵阵元间距是阵列天线设计的关键参数之一，当距离大于二分之一波长时，认为各天线单元之间的相关性低，隔离度大，可以很好的工作。但是在现代移动通信设备中，各天线单元之间的距离相对较小，进而使天线阵各阵列单元之间产生强烈的互耦，这不仅会影响天线阵的带宽、辐射方向图和辐射效率等特性，还会导致各天线单元之间的相关性增加，降低通信系统的通信质量。所以，采用去耦合技术降低天线单元之间的相关性，降低天线阵阵元之间的互耦，提高天线阵阵元间的隔离度是天线阵列设计的热点问题之一。

1999年dansievenpiper根据光子带隙结构提出了电磁带隙结构，电磁带隙结构可以在一定频段内形成一个阻带范围，这个频段内的电磁波不能通过电磁带隙结构，因此电磁带隙结构能够有效的降低天线单元之间的耦合，dansievenpiper开创了电磁带隙的先河，从此电磁带隙成为降耦合方法中较有效的方法之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构，该微带天线阵列采用的立体的周期性的空间波阻挡结构能降低微带阵列天线单元之间的相互耦合，从而显著的提升阵列天线阵元间的隔离度。

本发明的目的是这样实现的：

本发明为一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构，包括介质基板701，公共接地板301，天线矩形辐射贴片101和102，立体周期性空间波阻挡结构201，贴片601，接地探针501，同轴馈电端口401和402，其特征在于：公共接地板301位于介质基板701下面；矩形天线矩形辐射贴片101和102印刷在矩形介质基板701上，对称分布在介质基板701的中心线两侧；立体周期性空间波阻挡结构201在两个天线矩形辐射贴片101和102之间，通过接地探针501与公共接地板301连接；贴片601附着在介质基板701上。

所述的立体周期性空间波阻挡结构201包含5个完全相同的并行空间波阻挡单元，每个空间波阻挡单元间距相等；空间波阻挡单元均有去耦合结构，呈现对称分布，上表面为贴片结构1001，前后表面为贴片结构1002，左右两侧具有相同的去耦合结构。

所述的贴片结构1001是三个矩形带线，两边的矩形带线结构大小相同，关于中心线对称，中间的矩形带线比两边的矩形带线宽；所述的贴片结构1002也是三个矩形带线，两边的矩形带线结构大小相同，关于中心线对称，中间的矩形带线比两边的矩形带线宽，且与上表面的矩形带线同宽，并保持相互连接；三个矩形带线构成的并行短路结构印刷在空间波阻挡单元的介质支撑板上，均与贴片601连接。

所述的两个同轴馈电端口401和402分别和sma连接器相连，sma的内导体直接与天线矩形辐射贴片101和102相连接，sma的外导体与公共接地板301连接。

所述的公共接地板301,天线矩形辐射贴片101和102为铜质。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明具有结构紧凑、可实现天线阵列的小型化设计，天线阵阵元之间的距离为0.13个中心频率波长，远远小于半个波长，满足了集成度越来越高的要求；所设计的微带阵列天线通过采用周期性空间波阻挡去耦结构，有效的降低天线阵阵元间的耦合，使天线阵阵元间的隔离度大大提高，提高了通信质量。本发明采用同轴馈电方式对两天线单元进行馈电，有利于天线阵的集成设计。

附图说明

图1是一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构的正视图。

图2是一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构的侧视图。

图3是空间波阻挡单元的正视图。

图4是本发明实施例四的去耦特性。

具体实施方式

本发明为一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构，并将该结构用于设计微带天线阵列，该微带天线阵列具有低耦合和高隔离度等特性。

下面结合附图对本发明做更详细地描述：

实施例一

如图1和图2所示，为了降低设计成本和解决工程问题，本发明采用的介质基板701是介电常数为4.4的fr4介质，介质基板701的长度和宽度根据小型化微带天线原理进行设计。

介质基板下面为天线阵的公共接地板301在实际工程中为覆铜结构。

根据电磁波理论和天线阵去耦设计理论，立体周期性空间波阻挡结构包含5个空间波阻挡单元，每个空间波阻挡单元均以fr4为基板，每个面上均有去耦结构，所有的空间波阻挡单元通过贴片601连接在一起，最后通过接地探针501与公共接地板301连接。相邻两个空间波阻挡单元之间的距离相同，每个空间波阻挡单元由1条宽微带线和2条窄微带线构成，且3条微带线均与贴片601连接。

实施例二

如图2所示，本发明的一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构，介质基板701上表面印刷有天线矩形辐射贴片101和102，且天线矩形辐射贴片根据矩形微带天线理论进行设计，采用铜印刷材料。两个同轴馈电端口401和402分别连接sma连接器，且sma的内导体与天线矩形辐射贴片101和102相连，sma的外导体与公共接地板301连接。两个同轴馈电端口401和402的位置可以根据微带天线设计理论进行确定，以满足天线阵工作频率的要求。

实施例三

如图3所示，每个空间波阻挡单元均有去耦合结构，呈现对称分布。其上表面的贴片结构1001是三个矩形带线，两边的矩形带线结构大小相同，关于中心线对称，中间的矩形带线比两边的矩形带线宽。其前后表面的贴片结构1002也是三个矩形带线，两边的矩形带线结构大小相同，关于中心线对称，中间的矩形带线比两边的矩形带线宽，且与上表面的矩形带线同宽，并保持相互连接。每个空间波阻挡单元的左右两侧具有相同的去耦合结构，且相邻的空间波阻挡单元之间的距离相等。相邻单元之间的距离以及每一个单元的尺寸可根据工程需求以及去耦合频率进行设计，贴片结构1001和1002的尺寸可以根据去耦合的频率进行调整，以满足天线阵去耦合需求，实现高隔离度设计。

实施例四

如图4所示，本发明的一种用于微带天线阵列的周期性空间波阻挡去耦结构，在贴片结构1001和1002选择合理尺寸下构建二元微带天线阵列，可以使所设计的微带天线阵列的阵元间隔离度提高30db。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于微带天线阵的周期性空间波阻挡去耦结构，用于降低阵列天线之间的耦合，主要通过在天线阵列之间加载具有立体周期性空间波阻挡结构实现。所设计的立体周期性空间波阻挡结构可以降低天线阵阵元之间的耦合，提高天线阵的隔离度。该结构主要包括介质基板701，公共接地板301，天线矩形辐射贴片101和102，立体周期性空间波阻挡结构201，贴片601，接地探针501，同轴馈电端口401和402；本发明所设计的立体周期性空间波阻挡结构不仅可以有效的降低天线阵列之间的耦合，而且可以有效地提高天线阵的隔离度，实现高性能阵列天线的设计。

技术研发人员：李迎松;焦天奇;姜弢
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2017.05.10
技术公布日：2017.10.10