一种全相域射频天线的制作方法

1.本实用新型涉及全相域射频天线技术领域，特别涉及一种全相域射频天线。


背景技术：

2.传统的相位数组天线是组装在一起的天线组件的集合。其中，每个组件的辐射图均在结构上与相邻天线的辐射图组合形成称为主瓣的有效辐射图。主瓣在期望位置发射辐射能量，而根据设计，天线负责破坏性地干扰无用方向上的讯号，形成无效讯号和旁瓣。天线数组设计用于最大化主瓣辐射的能量，同时将旁瓣辐射的能量降低到可接受的水平。可以透过改变馈入每个天线组件的讯号的相位来操纵辐射方向。
3.公告号为tw202025552a的专利申请描述了一种双频圆极化天线结构，包括一微带线、一天线单元及一接地面。天线单元包括一第一辐射体及一第二辐射体。第一辐射体具有一馈入部及一第一螺旋线图案，第一螺旋线图案的起点自靠近馈入部的部位向外围绕。第二辐射体具有对应该馈入部位置的一第一接地部及一第二螺旋线图案，第二螺旋线图案的起点自靠近第一接地部的部位不重迭于第一螺旋线图案向外围绕，且第一辐射体与第二辐射体的其中一者还具有第二接地部。微带线与天线单元间隔设置，天线单元之第一辐射体之馈入部耦接至微带线。第二接地部与第一接地部耦接至接地面，但因需搭配导通柱导致尺寸不适合狭窄且大面积的区域且读取距离较短。
4.公告号为twi594493b的专利申请描述了一种全相域宽带相移器，利用两组3db 混成耦合器之间结合两组90度相移器与两组衰减器之平行串联，构成一创新相移器架构，利用四象限连续90度相移器与衰减器的特定控制，同时利用相移与向量合成以获得360度全相域相移器操作功效，但其并未应用于圆极化天线以及狭窄且大面积的区域之天线应用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
6.为此，本实用新型的目的在于提出一种全相域射频天线。
7.为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种全相域射频天线，所述全相域射频天线应用于大面积且较窄区域的射频信号的传输，所述全相域射频天线包括：基板、射频信号相位移模块和贴片天线，其中，
8.所述基板包括发射面和反射面，所述反射面设有基板接地电阻，在所述基板的中央设有孔洞；
9.所述射频信号相位移模块嵌合在所述孔洞中，所述射频信号相位移模块包括：第一3db混成耦合器、第二3db混成耦合器、第一衰减器、第二衰减器、第一连续相移器、第二连续相移器，其中，
10.所述第一3db混成耦合器包括：信号输入端、第一接地电阻、第一串联起始端和第二串联起始端，第一串联路径经由所述第一串联起始端输出第一分配信号，第二串联路径经由所述第二串联起始端输出第二分配信号；
11.所述第二3db混成耦合器包括：信号输出端、第二接地电阻、第一串联终止端和第二串联终止端，用于向量合成第一分配信号与所述第二分配信号；
12.所述第一衰减器连接在所述第一串联起始端与所述第一串联终止端之间的所述第一串联路径中，用于衰减和截止所述第一分配信号；
13.所述第二衰减器连接在所述第二串联起始端与所述第二串联终止端之间的所述第二串联路径中，用于衰减和截止所述第二分配信号；
14.所述第一连续相移器连接在所述第一串联起始端与所述第一串联终止端之间的所述第一串联路径中，用于连续和非连续的调整所述第一分配信号的相位；
15.所述第二连续相移器连接在所述第二串联起始端与所述第二串联终止端之间的所述第二串联路径中，用于连续和非连续调整所述第二分配信号之相位；
16.其中，通过iq相位合成与连续相移变化的四象限分区模式产生全相域相移；
17.所述贴片天线以四宫格划分四象限分区模式布局在所述基板的发射面上，所述第一3db混成耦合器的a、b接点分别连接到所述贴片天线的第一象限和第二象限，所述第二3db混成耦合器的a、b接点分别连接到所述贴片天线的第三象限和第四象限。
18.进一步，所述第一连续相移器与所述第二连续相移器具有0～90度的连续调控角度。
19.进一步，在所述第一象限的连续相移模式中，所述第一衰减器截止所述第一分配信号，所述第二连续相移器调整所述第二分配信号的相位0～90度。
20.进一步，在所述第三象限的连续相移模式中，所述第二衰减器截止第二分配信号，所述第一连续相移器调整所述第一分配信号的相位0～90度。
21.进一步，在所述第二象限的连续相移模式中，所述第一连续相移器固定所述第一分配信号的相位在90度，并以所述第一衰减器进行衰减调整，所述第二连续相移器固定所述第二分配信号的相位在0度，并以所述第二衰减器进行衰减调整，最终向量合成于所述第二3db混成耦合器。
22.进一步，在所述第四象限的连续相移模式中，所述第一连续相移器固定所述第一分配信号的相位在0度，并以所述第一衰减器进行衰减调整，所述第二连续相移器固定所述第二分配信号的相位在90度，并以所述第二衰减器进行衰减调整，最终向量合成于所述第二3db混成耦合器。
23.进一步，所述贴片天线厚度为为6mm，且所述贴片天线之间的间距为4-6mm。
24.进一步，所述射频信号相位移模块工作在uhf频段，其中，所述uhf频段的范围位于800mhz至1000mhz之间。
25.进一步，所述基板为方形。
26.根据本实用新型实施例的全相域射频天线，可以广泛应用于大面积且较窄区域的射频信号的传输。本实用新型能够设置于大面积且较窄之区域，采用该方法能避免传统技术的缺点，并且该方法的特点是简化的方法实施。
27.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
28.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
29.图1为根据本实用新型第一实施例的全相域射频天线的俯视图及前视图；
30.图2为根据本实用新型第一实施例的射频信号相位移模块的架构示意图；
31.图3为根据本实用新型第一实施例的全相域射频天线互感示意图；以及
32.图4为根据本实用新型第二实施例的全相域射频天线在四象限中的相位操作模式的示意图。
33.附图标记：
34.φ、相位角度；p1、第一分配讯号；p2、第二分配讯号；pout、输出讯号
35.100、基板；101、中央孔洞；102、发射面；103、反射面；104、基板接地电阻；
36.200、射频讯号相位移模块；201、第一串联路径；202、第二串联路径；210、第一3db 混成耦合器；211、讯号输入端；212、第一接地电阻；213、第一串联起始端；214、第二串联起始端；220、第二3db混成耦合器；221、讯号输出端；222、第二接地电阻；223、第一串联终止端；224、第二串联终止端；231、第一衰减器；232、第二衰减器；241、第一连续相移器；242、第二连续相移器；
37.300、贴片天线。
具体实施方式
38.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
39.如图1和图2所示，本实用新型实施例的全相域射频天线，应用于大面积且较窄区域的射频信号的传输。该全相域射频天线包括：基板100、射频信号相位移模块200和贴片天线300。
40.具体的，基板100包括发射面102和反射面103，反射面103设有基板接地电阻，在基板100的中央设有孔洞101。
41.射频信号相位移模块200嵌合在孔洞101中。射频信号相位移模块200包括：第一3db 混成耦合器210、第二3db混成耦合器220、第一衰减器231、第二衰减器232、第一连续相移器241、第二连续相移器242。
42.具体的，第一3db混成耦合器210包括：信号输入端211、第一接地电阻212、第一串联起始端213和第二串联起始端214。第一3db混成耦合器210在第一串联路径201经由第一串联起始端213输出第一分配信号p1，在第二串联路径202经由第二串联起始端214 输出第二分配信号p2。
43.第二3db混成耦合器220包括：信号输出端221、第二接地电阻222、第一串联终止端 223以及第二串联终止端224。第二3db混成耦合器220用于向量合成第一分配信号p1与第二分配信号p2。第二3db混成耦合器220在信号输出端221输出信号pout，在不同象限中可等同为第一分配信号p1的相位变化、第二分配信号p2的相位变化或第一分配信号p1 与第二分
配信号p2固定相位下衰减后向量合成，如图4所示。
44.优选的，基板100为方形。需要说明的是，基板100的形状不限于方形，还可以其他形状，在此不再赘述。
45.第一衰减器231连接在第一串联起始端213与第一串联终止端223之间的第一串联路径201中，用于衰减和截止第一分配信号p1。第二衰减器232连接在第二串联起始端214 与第二串联终止端224之间的第二串联路径202中，用于衰减和截止第二分配信号p2。
46.第一连续相移器241连接在第一串联起始端213与第一串联终止端223之间的第一串联路径201中，用于连续和非连续调整第一分配信号p1的相位。第二连续相移器242连接在第二串联起始端214与第二串联终止端224之间的第二串联路径202中，用于连续和非连续调整第二分配信号p2的相位。其中，第一连续相移器241与第二连续相移器242具体地具有0～90度的连续调控角度，如第2图所示的相位角度φ可变化调整在0～90度的范围。其中，藉由iq相位合成与连续相移变化之四象限分区模式产生全相域相移。
47.参考图1和图3，本实用新型第一实施例的全相域射频天线互感示意图。如图3所示，贴片天线300，以四宫格划分四象限分区模式布局于基板100的发射面102上，第一3db 混成耦合器210的a、b接点分别连接接在贴片天线300的第一象限及第二象限，第二3db 混成耦合器212之a、b接点分别连接在贴片天线300之第三象限及第四象限。其中，贴片天线厚度300约为6mm，且贴片天线300之间间距约4-6mm使四个象限依序互相感应耦合以达到圆极化天线的效果。
48.在本实用新型的实施例中国，第一连续相移器与第二连续相移器具有0～90度的连续调控角度。
49.如图4所示，在第一象限的连续相移模式中，第一衰减器231截止第一分配信号p1，第二连续相移器242调整第二分配信号p2的相位0～90度，即第二分配信号p2之相位角度φ介于0～90度并作为输出信号pout。在第三象限的连续相移模式中，第二衰减器232截止第二分配信号p2，第一连续相移器241调整第一分配信号p1的相位0～90度，即第一分配信号p1的相位角度φ介于0～90度并作为输出信号pout。
50.在第二象限的连续相移模式中，第一连续相移器241固定第一分配信号p1的相位在 90度，并以第一衰减器231进行衰减调整。第二连续相移器242固定第二分配信号p2之相位在0度，并以第二衰减器232进行衰减调整，最终向量合成于第二3db混成耦合器220，即第一分配信号p1的相位角度固定在90度，第二分配信号p2的相位角度固定在0度，并使得输出信号pout为第一分配信号p1与第二分配信号p2衰减后的向量合成。
51.在第四象限的连续相移模式中，第一连续相移器241固定第一分配信号p1的相位在0 度并以第一衰减器231进行衰减调整，第二连续相移器242固定第二分配信号p2的相位在 90度并以第二衰减器232进行衰减调整，最终向量合成于第二3db混成耦合器220，第一分配信号p1的相位角度固定在0度，第二分配信号p2的相位角度固定在90度，并使得输出信号pout为第一分配信号p1与第二分配信号p2衰减后的向量合成。
52.在本实用新型的实施例中，全相域射频天线工作在uhf频段。其中，uhf频段的范围可以在800mhz至1000mhz之间。
53.根据本实用新型实施例的全相域射频天线，可以广泛应用于大面积且较窄区域的射频信号的传输。本实用新型能够设置于大面积且较窄之区域，采用该方法能避免传统技
术的缺点，并且该方法的特点是简化的方法实施。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。