印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的制作方法

本发明涉及天线，特别是与卫星通信、微波通信用天线有关。

背景技术：

在车载、机载、舰载等卫星通讯系统中，由于机动化小型化得需求，往往需要天线具有极化特性好、增益高、方向性强、体积小和重量轻的特点。反射面天线具有高增益和很强的方向性但成本高、体积大，特别是在可移动通信中不方便。

在信息化时代，人类并不满足与在固定的地方获取信息，而是能在运动中汽车、轮船和飞机中获取信息。相控阵天线是在阵列天线的基础上发展起来的，其优势在于扫描速度快，波束控制灵活，可在移动的载体上搜索并跟踪卫星信号。随着卫星通信技术的飞速发展，相控阵天线成本的降低，结构的简化便于安装耐用成为卫星通信技术一个重要课题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种印刷带线偶极子天线构成的天线阵列，组阵结构简单紧凑，通用性强易于实现，同时极大地降低了成本，适合大型相控阵天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种印刷带线偶极子天线构成的天线阵列，包括：印刷带线偶极子天线，由介质基板上表面覆铜组成，其中位于该介质基板一侧表面的覆铜形成若干辐射部，位于该介质基板另一侧表面的覆铜形成若干馈电部，馈电部与辐射部一一对应组合配对；地板，与该印刷带线偶极子天线垂直设置，该印刷带线偶极子天线位于该地板的顶侧；馈电网络，设置在该地板的底侧；以及l形支撑架，用于将该印刷带线偶极子天线固定在该地板上。

与现有技术相比，本发明的印刷带线偶极子天线构成的天线阵列，通过印刷带线偶极子天线、地板、馈电网络以及l形支撑架的配合，组阵结构简单紧凑，通用性强易于实现，同时极大降低了成本，适合大型相控阵天线。

附图说明

图1和图2是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的两个不同角度的组合立体结构示意。

图3和图4是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列中1×4阵为单元的两个不同角度的组合立体结构示意。

图5是图3所示1×4阵单元的分解立体结构示意。

图6是本发明天线阵列中半波偶极子的结构示意。

图7是本发明天线阵列的驻波比与频率的关系曲线。

图8是本发明天线阵列的中心频点增益方向图曲线。

图9是本发明天线阵列的法向增益与频率的关系曲线。

图10和图11是由图1中4×4阵为单元扩展而成的阵列天线两个不同角度的组合立体结构示意。

其中，附图标记说明如下：104×4阵的天线阵列2016×16阵的天线阵列61×4阵的天线阵列1印刷带线偶极子天线11辐射部112固定孔115缝隙12馈电部121微带线122开路线2l形支撑21底座212固定孔22、23竖臂222、232固定孔25间隔3、31地板311馈电孔312固定孔4、41馈电网络。

具体实施方式

为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如下。

参见图1至图6，图1和图2是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的两个不同角度的组合立体结构示意。图3和图4是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列中1×4阵为单元的两个不同角度的组合立体结构示意。图5是图3所示1×4阵单元的分解立体结构示意。图6是本发明天线阵列中半波偶极子的结构示意。本发明提出一种印刷带线偶极子天线构成的4×4阵的天线阵列10，其包括：四个印刷带线偶极子天线1，十六个l形支撑架2，一个地板3和设置在地板3的底侧的一个馈电网络4。其中，地板3与印刷带线偶极子天线1垂直设置，印刷带线偶极子天线1位于地板3的顶侧，馈电网络4设置在地板3的底侧。l形支撑架2用于将印刷带线偶极子天线1固定在地板3上。

值得一提的是，4×4阵的天线阵列10可以理解为由四个1×4阵的天线阵列6组合而成，这时地板3由四个地板31组合而成，馈电网络4由四个馈电网络41组合而成。

印刷带线偶极子天线1由介质基板上表面覆铜组成。其中，位于介质基板的一侧表面的覆铜形成四个辐射部11，位于介质基板的另一侧表面的覆铜形成四个馈电部12，馈电部12与辐射部11一一对应组合配对。

每个辐射部11为具有缝隙115的半波偶极子。每个辐射部11上设有三个固定孔112。每个馈电部12由连接成一体的微带线121和开路线122构成。

l形支撑架2为金属材质。l形支撑架2与一个辐射部11相对应，由底座21和由底座21向上延伸出的两个竖臂22、23构成。其中，两个竖臂22之间形成间隔25，间隔25对应于辐射部11上的缝隙115，并较缝隙115要宽。l形支撑架2的宽度小于辐射部11的宽度。可以理解的是，缝隙115与间隔25相对应，缝隙115不会被竖臂22、23所遮挡。

底座21上设有三个固定孔212，通过穿设其中的紧固件（图未示出），可以将l形支撑架2与地板3、31上的相同位置的固定孔312固定连接到一起。竖臂22、23上设有三个固定孔222、232，通过穿设其中的紧固件（图未示出），可以将l形支撑架2与印刷带线偶极子天线1固定连接到一起。

值得一提的是，印刷带线偶极子天线1的馈电部12通过玻璃绝缘子（图未示出），经由地板31上的馈电孔311，与馈电网络4、41的电路耦合到一起，达成垂直面到水平面的衔接。可以理解的是，伸出于玻璃绝缘子两端的金属线分别与馈电部12以及馈电网络4、41的电路相连。

在一个具体实施中，4×4阵的天线阵列10是s波段4×4阵列天线，4×4阵的天线阵列10的中心频率f0=2.7ghz，下边频f2=2.9ghz，上边频f1=2.5ghz。

地板3的尺寸为200mm×200mm。印刷带线偶极子天线1的介质基板选用fr4材料，相对介电常数4.4mm，厚度1mm，介质基板的长宽尺寸为196mm×30mm。两个印刷带线偶极子天线1之间的间距为55.5mm。印刷带线偶极子天线1的馈电部12的微带线121的宽度为2mm，开路线122的长度为11mm；辐射部11的缝隙115的宽度为1mm、长度为20.5mm。如图6所示，辐射部11的宽度w为40mm，宽度w1为12mm，宽度w2为10mm，宽度d为4mm，高度h1为18.5mm，高度h2为12mm。

参见图7至图9，图7是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的驻波比与频率的关系曲线。图8是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的中心频点增益方向图曲线。图9是本发明印刷带线偶极子天线构成的天线阵列的法向增益与频率的关系曲线。与现有技术相比，本发明的印刷带线偶极子天线构成的天线阵列10具有的有益效果包括：采用印刷带线偶极子天线1构成天线阵，采用l形支撑架2支撑固定天线，可以作为大型相控阵天线的组阵单元；采用多个辐射部11和馈电部12的组合配合印刷在长条介质板上组成线阵，可以将多个印刷带线偶极子天线印刷在一块介质基板上，并可以将多个印刷带线偶极子天线印刷在多块介质板上，再通过l形支撑架2固定组成任意阵元数的线阵或面阵；采用印刷带线偶极子天线1的介质基板与地板3垂直固定，玻璃绝缘子通过穿设于馈电孔311的玻璃绝缘子连接位于垂直面的天线（馈电部11）和位于水平面的地板3、31下层的馈电网络4、41，能够达成从垂直面到水平面的衔接；天线阻抗带宽大于22%，带宽内增益也能满足实际应用的需要，组阵结构简单紧凑，通用性强易于实现，同时极大降低了成本，适合大型相控阵天线。

参见图10和图11，以前述的4×4阵的天线阵列10为单元可以扩展成更大的16×16阵的天线阵列20。

以上，仅为本发明之较佳实施例，意在进一步说明本发明，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。