微带天线阵装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种微带天线阵装置。
【背景技术】
[0002]在无线通信系统中，天线是信号发射和接收的关键部件。天线作为无线通信系统中无线电设备的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。
[0003]微带天线作为天线的一个分支，具有加工简单、成本低、低剖面性、一致性好等优点。传统的微带天线主要包括:导电辐射贴片、介质、接地板、馈电点、天线罩等组成。微带天线设置在带有金属基板的介质基片上，在实际使用中介质基片的相对介电常数一般为2.5左右，贴片导体选用铜或金等导电物质，并把辐射贴片单元做成规则的几何形状。
[0004]传统的微带天线及微带天线阵的带宽较窄，特别是以高频板材为介质的微带天线阵的带宽更窄。因此，开发一种具有较大带宽的微带天线是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供了一种微带天线阵装置，以提高微带天线的带宽性能。
[0006]本发明提供了如下方案:
[0007]一种微带天线阵装置，包括:天线罩，以及设置在所述天线罩内部的天线地板、两个顶层贴片天线、两个底层贴片天线、金属匹配柱和馈线网络，所述顶层贴片天线、底层贴片天线、金属匹配柱、天线地板、馈线网络由上至下依次设置在所述天线罩内部，所述底层贴片天线安装在所述金属匹配柱的顶端的上面，所述金属匹配柱的底端安装在所述天线地板上，所述馈线网络穿过所述天线地板与所述底层贴片天线进行电连接。
[0008]所述的顶层贴片天线与底层贴片天线之间为空气介质，底层贴片天线与天线地板之间为空气介质，馈线网络与天线地板之间为空气介质。
[0009]所述的馈线网络穿过所述天线地板中的空隙，通过金属螺钉与底层贴片天线进行电连接。
[0010]采取并馈的方式对所述两个底层贴片天线进行等幅同相激励。
[0011]所述天线罩采用非导电材质，所述顶层贴片天线、底层贴片天线、天线地板、馈线网络采用导电材质。
[0012]根据所述微带天线阵的工作频段计算所述底层贴片天线和所述顶层贴片天线的尺寸，并确定所述底层贴片天线和所述顶层贴片天线的天线馈入点的位置。
[0013]通过调整金属匹配的高度和调整所述天线馈入点的位置来调节所述天线馈入点的输入阻抗。
[0014]所述的馈线网络包括:馈线网络的中心点和位于馈线网络的两端的两个信号激励处，以及位于所述信号激励处和所述馈线网络的中心点之间的多个微带线段，所述馈线网络的中心点作为微带天线的信号的馈入点，所述信号激励处完成对底层天线的信号激励。
[0015]信号通过馈线网络的中心点，所述馈线网络将信号进行等幅同相均分后，将信号传递至所述馈线网络两端的两个信号激励处，所述两个信号激励处通过金属螺钉以及金属匹配柱对两个底层贴片天线进行激励，所述两个底层贴片天线分别对两个顶层贴片天线进行耦合，所述两个顶层贴片天线向外发射或接收电磁波。
[0016]所述的微带天线阵装置应用于UHF RFID系统。
[0017]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种微带天线阵装置，提高了单个单元天线装置的增益。同时本装置以空气为介质，并使用了双层微带天线结构拓展了微带天线的工作带宽；采取微带线馈线网络的方式实现底部馈电，引入了金属匹配柱，使天线阻抗调节更便捷。具有高增益、宽频带、易于调试等优点。加工简单，容易实现批量化。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的主视图，包括底层贴片天线1_1、1-5,顶层贴片天线1_2、1_6，天线罩1-3,天线地板1-4,馈线网络1-9,金属螺钉1_8、1-10，金属匹配柱1-7、1-11 ；
[0020]图2为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的侧视图；
[0021]图3为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的天线罩内部各个单元的俯视图；
[0022]图4为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置中的馈线网络的结构示意图，包括信号激励处4-1，微带线段4-2，微带线段4-3，微带线段4-4，信号激励处4_5，外部信号馈电处4_6 ；
[0023]图5为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的仿真结果中的回波损耗；
[0024]图6为本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的仿真结果中方向图及增益。
【具体实施方式】
[0025]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0026]实施例一
[0027]本发明实施例提供了一种以空气为介质，双层天线结构的微带天线阵装置，具有高增益、宽频带、易于调试等优点。
[0028]本发明实施例提供的一种微带天线阵装置的结构示意图如图1、图2和图3所示，图1为微带天线阵装置的主视图，图2为微带天线阵装置的侧视图，图3为微带天线阵装置的天线罩内部的俯视图。
[0029]如图1所示，微带天线阵装置包括底层贴片天线1-1、1_5，顶层贴片天线1-2、1_6，天线罩1-3，天线地板1-4，馈线网络1-9，金属螺钉1-8、1-10，金属匹配柱1_7、1_11，以上各个单元装在天线罩1-3的内部。
[0030]天线罩一般米用ABS(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PC (Polycarbonate,聚碳酸酯)、PVC (Polyvinyl chloridepolymer,聚氯乙烯)、玻璃钢等非导电材质。天线罩内部的各个单元由上至下依次为顶层贴片天线、底层贴片天线、金属匹配柱、天线地板、馈线网络。顶层贴片天线、底层贴片天线、天线地板、馈线网络均为导电材质，铝板、印刷电路板覆铜等均可作为构成材质。以上部分采用非金属材质进行支撑，保证结构的稳固。
[0031]为了使整个天线系统增益高且旁瓣低，设定两个贴片天线之间的间距为0.7—0.8个介质波长，采取并馈的方式对两个底层贴片天线进行等幅同相激励。为了拓展整个微带天线阵装置的工作频段，采用双层天线技术，在设计时候，使底层贴片天线谐振在Π，顶层贴片天线谐振在f2，fl〈f2。其中顶层贴片天线1-2、1-6与底层贴片天线1-1、1_5之间为空气介质，底层贴片天线1-1、1_5与天线地板1-4之间为空气介质，馈线网络1-9与天线地板1-4之间为空气介质，空气介质的介电常数为1，而且没有损耗，能进一步提高整个天线系统的增益和带宽。在底层贴片天线的馈电处与天线地板之间可引入一个金属匹配柱，该金属匹配柱用来调节天线的输入阻抗。
[0032]本实施例的微带天线阵装置可以应用于UHF(Ultra High Frequency,超高频)RFID (Rad1 Frequency Identificat1n,无线射频识别)系统，中心频率在920MHz。该微带天线阵装置是以空气为介质，根据工作频段初步计算底层贴片天线1-1、1_5和顶层贴片天线1-2、1-6的尺寸，并确定天线馈入点的位置，并在仿真软件里仿真，得出在该馈入点的输入阻抗Zl ;通过调整金属匹配1-11、1_7的高度大小来调节阻抗Zl的虚部，通过微调馈入点的水平位置来调节阻抗Zl的实部，从而得到一个合适的输入阻抗值Zl。
[0033]馈线网络可采用微带线制作，微带线通过金属螺钉与底层贴片天线进行电连接，其中在天线地板钻洞，保证穿过的金属螺钉