一种高增益并馈式全向阵列天线的制作方法

本实用新型涉及一种全向阵列天线，具体地说是一种高增益并馈式全向阵列天线。

背景技术：

馈电网络是天线、阵列天线、相控阵雷达等的重要组成部分。性能优良的阵列天线不仅需要良好的辐射单元，与之相匹配的馈电网络的性能也是至关重要的。常用馈电网络由功率分配器、移相器、耦合器、滤波器等电路组成,以实现阻抗匹配、幅度相位控制、谐波抑制等功能。

传统的高增益全向阵列天线的馈电网络为串馈和并馈相结合的形式，设置在天线介质基本的正面或背面。馈电网络与天线介质基板上辐射振子距离较近，除了整体不易加工生产以外，辐射振子发射的辐射信号被馈电网络接收后，在馈电网络中产生的反馈会降低天线的增益，影响天线的辐射性能，导致天线增益降低。为了确保天线的高增益，通常通过增大阵列单元之间的间距来确保天线的高增益，然而，这种通过增大阵列单元间距提高增益的方式，实际上是通过增大天线尺寸的来实现的，导致阵列天线尺寸较大，天线在生产装配和运输过程中，易弯折损坏。

另外，传统的馈电网络之间广泛采用电缆作为连接线路，由于传统电缆的介质损耗较大，极大的增大了传输损耗，减小了天线的整体增益。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服全向阵列天线为提高增益需要增大阵列辐射单元间距的缺陷，提供一种高增益并馈式全向阵列天线。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高增益并馈式全向阵列天线，其包括在天线介质基板上呈直线阵排列的多个辐射单元和设置在天线介质基板背面的馈电网络，所述的馈电网络包括多个馈电功分器，多个馈电功分器通过设置在天线介质基板背面的空心管状导电臂相连接形成一分多的功分网络。

进一步地，所述天线介质基板上的辐射单元两两为一组，每组中的两个相邻辐射单元之间通过1个一分二的末级功分器连接，该末级功分器的输入端与馈电网络连接。

进一步地，两个相邻的辐射单元以及两个辐射单元之间的末级功分器采用一体的形式成型在天线介质基板上。

进一步地，在所述天线介质基板的背面设有半开放的金属屏蔽腔，空心管状导电臂设置在该金属屏蔽腔内，并与天线介质基板平行。

进一步地，所述空心管状导电臂与金属屏蔽腔的内壁之间为介质空间。

进一步地，所述天线介质基板的背面设有多个相互平行的沿天线介质基板长度方向延伸的金属屏蔽腔，用于连接馈电网络中不同馈电功分器的多个空心管状导电臂分别设置在多个金属屏蔽腔内。

进一步地，所述的金属屏蔽腔具有两个突出于天线介质基板的侧板，空心管状导电臂设置在两个相对的侧板之间。

进一步地，所述的金属屏蔽腔具有一个贴在天线介质基板背面的底板，侧板设置在该底板上。

进一步地，在天线介质基板呈直线阵排列有16个辐射单元，2个辐射单元为一组，每组中的两个相邻的辐射单元通过1个一分二的末级功分器连接，天线介质基板背面的馈电网络由1个一级功分器、2个二级功分器和4个三级功分器组成一个一分八等功分结构的功分网络，其中，一级功分器与二级功分器之间，以及二级功分器与三级功分器之间通过空心管状导电臂连接。

本实用新型的有益效果是：

1、馈电网络之间采用空心管状导电臂代替传统电缆的连接方式，该空心管状导电臂无绝缘介质包裹，没有介质损耗，从而降低了电缆传输的损耗，提高了天线增益。

2、将馈电网络的空心管状导电臂设置在金属屏蔽腔内，有效的降低了馈电网络对天线辐射性能的影响；在没有增加阵列天线单元间距的情况下，大大的提高了天线的增益, 增益可达14dBi，其整体尺寸大小为3800mm×76mm；同时金属屏蔽腔也起到了加固天线，方便生产及其运输的作用。

3、天线以两个阵列单元以及一个功分器为一体的形式印刷在一块PCB板上，方便生产，减小了加工难度。

附图说明

图1是天线介质基板上两个相邻辐射单元通过末级功分器连接的实施例示意图。

图2是天线介质基板背面功分器及空心管状导电臂设置方式实施例的示意图。

图3是金属屏蔽腔的一种实施例示意图。

图4是馈电网络的一种实施例示意图。

图中标记：1、天线介质基板，2、辐射单元，3、末级功分器，4、馈电功分器，5、空心管状导电臂，6、金属屏蔽腔，7、侧板，8、底板，9、一级功分器，10、二级功分器，11、三级功分器。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本实用新型的一部分，而不是全部实施例。

本实用新型的高增益并馈式全向阵列天线包括在天线介质基板1正面或反面设置的多个辐射单元2，多个辐射单元2以直线阵的形式排列在天线介质基板1上，构成全向阵列天线的天线阵列。

该全向阵列天线还包括设置在天线介质基板1背面的馈电网络，该馈电网络中具有多个馈电功分器4，多个馈电功分器通过设置在天线介质基板1背面的空心管状导电臂5相连接形成一分多的功分网络。通过该一分多的功分网络向天线阵列中的多个辐射单元2馈电。该空心管状导电臂5起到电连接的作用，其材质可以为金属铜。由于该空心管状导电臂5外侧没有绝缘材料包裹，不存在介质损耗，因而采用空心管状导电臂5连接与采用传统的电缆相比，具有更低的传输损耗，使天线具有更高的增益。

为了方便生产加工，将天线介质基板1上的多个辐射单元2两两分为一组，每组中的两个辐射单元2相邻设置，且每组中相邻的两个辐射单元2之间通过一个一分二的末级功分器3连接，该末级功分器3的输入端与馈电网络连接，两个输出端分别连接两个辐射单元，采用并馈的激励方式向辐射单元馈电。

两个相邻的辐射单元2以及两个辐射单元之间的末级功分器3可以采用一体的形式印刷成型在天线介质基板1上，减小了加工难度。

为了减小馈电网络对阵列天线的影响，如图2和图3所示，在阵列天线的天线介质基板1的背面设有半开放的金属屏蔽腔6，空心管状导电臂5设置在该金属屏蔽腔6内，并与天线介质基板1平行。空心管状导电臂5与金属屏蔽腔6的组合结构在形式上类似于同轴线缆的内芯和外导体。所述空心管状导电臂5与金属屏蔽腔6的内壁之间为介质空间，介质空间内为空气介质。该结构有效的降低了馈线网络对天线辐射性能的干扰，具有低插入损耗的优点，极大的提高了天线的整体增益。

如图2和图3的实施例所示，在天线介质基板1的背面可以设置多个相互平行的金属屏蔽腔6，多个金属屏蔽腔6沿天线介质基板长度方向延伸。用于连接馈电网络中不同馈电功分器4的多个空心管状导电臂5分别设置在多个金属屏蔽腔6内。

图2示出了多个空心管状导电臂5在多个金属屏蔽腔内分布方式的实施例，在该实施例中示出了两个馈电功分器，这两个馈电功分器可以是一级功分器和二级功分器，或者是二级功分器和三级功分器。两个馈电功分器通过一个金属屏蔽腔6内的一根空心管状导电臂5相连接。其中一个馈电功分器又通过另一个金属屏蔽腔6内的另一根空心管状导电臂与其它馈电功分器连接。

所述的金属屏蔽腔6具有两个突出于天线介质基板1的侧板7，空心管状导电臂5设置在两个相对的侧板7之间。在天线介质基板1的背面设置多个金属屏蔽腔6的情况下，两个相邻的金属屏蔽腔6共同拥有一个侧板7。

在图3所示的实施例中，天线介质基板1的背面设有四个金属屏蔽腔6，除两侧的两个侧板为两侧的金属屏蔽腔单独拥有之外，四个金属屏蔽腔中，相邻的两个金属屏蔽腔共有一个侧板，天线介质基板1的背面共设有5个侧板。

为了起到更好的效果，该侧板的高度应能满足将空心管状导电臂5完全遮挡。

如图3所示，所述的金属屏蔽腔6具有一个贴在天线介质基板1背面的底板8，侧板7设置在该底板8上。在图3所示的设置多个金属屏蔽腔6的实施例中，多个金属屏蔽腔共用一个底板8，多个金属屏蔽腔的侧板均设置在该底板8上。

底板8可以起到加固天线的作用，防止天线在生产装配和运输过程中弯折损坏，方便生产和运输。为了最大限度的发挥对天线的加固作用，所述底板8的长度，也就是金属屏蔽腔6的长度与天线介质基板1的长度相当。

所述的金属屏蔽腔可以单独接地，也可以和天线介质基本内的底板共同接地，具体接地方式及接地线路布置形式根据天线领域的常规设置方式即可。

图4为本实用新型馈电网络及天线阵列的一种电路连接实施例的示意图。

在该实施例中，该全向阵列天线有16个辐射单元2，16个辐射单元2呈直线阵排列在天线介质基板1上，形成一个1×16的直线阵。16个辐射单元2分成8组，每组两个辐射单元相邻设置。两个相邻的辐射单元通过1个一分二的末级功分器3连接。末级功分器3的功分比为1：1。16个辐射单元对应的8个末级功分器3的输入与馈电网络的输出连接。

该实施例中馈电网络整体为一分八等功分结构，其包括一个功分比为1：1的一级功分器9，2个功分比为1：1的二级功分器10。2个二级功分器10的4个输出分别连接4个三级功分器11，三级功分器11的功分比同样为1：1。一级功分器9与二级功分器10之间，以及二级功分器10与三级功分器11之间均通过空心管状导电臂5连接。经过1个一级功分器9、2个二级功分器10和4个三级功分器11的分配后，8个输出通过线缆连接至8个末级功分器3，形成一分十六的功分网络，给1×16的直线阵列并馈激励。

本实用新型中，馈电网络之间采用空心管状导电臂代替传统电缆的连接方式，降低了电缆传输的损耗，提高了天线增益；馈电网络放置在辐射天线背部的屏蔽腔内，有效的降低了馈电网络对天线辐射性能的影响；在没有增加阵列天线单元间距的情况下，大大的提高了天线的增益, 增益可达14dBi，其整体尺寸大小为3800mm×76mm；同时金属屏蔽腔也起到了加固天线，方便生产及其运输的作用。

而且，天线以两个阵列单元为一体的形式印刷在一块PCB板上，方便生产，减小了加工难度。

以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术构思及其核心思想，尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明，但其不应理解为对本实用新型自身的限制。本领域技术人员在不脱离本实用新型技术构思的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。