一种超紧凑的微带贴片阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种超紧凑的微带贴片阵列天线，包括介质板、天线阵列和金属地板；其中天线阵列和金属地板设置在介质板上；其中天线阵列由2个以上的天线阵列单元组成，每个天线阵列单元包括馈线和辐射贴片；每2个天线阵列单元的辐射贴片之间设有一去耦网络，且该去耦网络与这2个辐射贴片之间均留有一定的间隙；每个去耦网络为2个相互对插的左梳齿和右梳齿所构成的叉指结构。本实用新型专利技术能够在保证天线单元优良的带宽性能情况下，极大降低了阵列间的电磁互耦，保证了一定性能基础上，达到天线的小型化，从而实现阵列天线的超紧凑型结构。

【技术实现步骤摘要】
一种超紧凑的微带贴片阵列天线
本技术涉及天线
，具体涉及一种超紧凑的微带贴片阵列天线。
技术介绍
随着现代无线通信系统的发展，无线终端一直朝着小型化的方向发展。对于安装在移动设备终端的微带阵列天线，我们必须通过减小单元尺寸或者减少单元之间的间距来适应这种有限空间。但是，阵列天线单元间距的减小，最直接的影响就是会使天线阵元间的耦合增大。一个单元的能量可以通过介质板、自由空间等媒介来与周围阵元产生互耦。这种互耦的存在将会对天线阵的辐射性能产生系列影响，如方向图畸变、谐振点偏移、信噪比降低等。目前，降低天线阵列间的互耦工作主要是从两个方面分析：1，通过改变天线本身的几何结构或者阵列单元的排布方式来使得天线阵元间的耦合降低；2，通过在相邻辐射贴片之间加载额外的结构，形成电磁波传输的禁带，从而实现互耦抑制。但是，这些方法很难实现超紧凑型天线阵列(如相邻贴片之间的距离小于λ/10)。此外，要实现天线整体结构的小型化，馈电网络的尺寸应与辐射贴片阵列做相应的压缩。通常，为了实现等幅同相馈电，阵列天线的馈电网络充当功分器和相移器的双重功能。而传统意义上的移相器通常是采用相位累积的方法来实现，这不利于实现天线系统的小型化。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有阵列天线存在尺寸大和单元隔离度差的问题，提供一种超紧凑的微带贴片阵列天线。为解决上述问题，本技术是通过以下技术方案实现的：一种超紧凑的微带贴片阵列天线，包括介质板、天线阵列和金属地板；其中天线阵列和金属地板设置在介质板上；其中天线阵列由2个以上的天线阵列单元组成，每个天线阵列单元包括馈线和辐射贴片；每2个天线阵列单元的辐射贴片之间设有一去耦网络，且该去耦网络与这2个辐射贴片之间均留有一定的间隙；每个去耦网络为2个相互对插的左梳齿和右梳齿所构成的叉指结构；其中左梳齿和右梳齿的结构相同，且两者相互独立；所述左梳齿和右梳齿均由指节连接线和位于指节连接线同一侧的2个以上的指节构成，指节的延伸方向与指节连接线的延伸方向垂直；左梳齿的指节位于指节连接线的右侧；右梳齿的指节位于指节连接线的左侧。上述方案中，每个去耦网络的左梳齿的指节和右梳齿的指节相互交替间隔设置。上述方案中，指节连接线的长度长于所有指节并排后所形成的长度。上述方案中，去耦网络与辐射贴片位于介质板的同一层。上述方案中，馈线为微带式馈线、背馈式馈线或底馈式馈线。上述方案中，天线阵列单元的馈线上设有至少1个复合左右手移相单元；每个复合左右手移相单元由交指电容、细微带线和金属过孔组成；交指电容串设在馈线上，金属过孔设置在馈线的附近，交指电容和金属过孔通过细微带线连接。上述方案中，不同馈线上的复合左右手移相单元的个数依次变化。上述方案中，天线阵列单元的馈线与馈源之间设有至少1个T型结。与现有技术相比，本技术具有如下特点：1.对于不同工作频段的天线阵，可以通过调整去耦网络的尺寸参数来提高阵元间的隔离度；2.利用所提出结构降低阵元间的电磁互耦，能够将阵元间的距离压缩到小于0.08倍波长，达到小型化目的；3.利用复合左右手传输线移相器，能够解决传统弯折线构成的移相器所占空间较大的问题。附图说明图1为一种超紧凑的微带贴片阵列天线的立体结构示意图。图2为去耦网络的示意图。图3为复合左右手移相单元的示意图。图4为加载去耦网络和未加载去耦网络的阵列天线反射系数S11与耦合系数S21对比图(虚线为仿真，实线为实测)；(a)为未加载去耦网络的天线阵列，(b)为加载去耦网络的天线阵列。图5为一种超紧凑的微带贴片阵列天线及小型化馈电网络整体S参数仿真与实测对比图(虚线为仿真，实线为实测)。图6为一种超紧凑的微带贴片阵列天线及小型化馈电网络整体归一化的远场方向图(虚线为仿真，实线为实测)；(a)为H面，(b)为E面。图中标号：1、介质板；2-1、指节；2-2、指节连接线；3-1、馈线；3-2、辐射贴片；4、T型结；5-1、交指电容；5-2细微带线；5-3、金属过孔；6、金属地板。具体实施方式一种超紧凑的微带贴片阵列天线，如图1所示，由介质板1、天线阵列、金属地板6、去耦网络和馈电网络组成。介质板1作为整个微带贴片阵列天线的载体，其上设置有天线阵列、金属地板6、去耦网络和馈电网络。在本技术中天线阵列、去耦网络和馈电网络位于介质板1的上表面，金属地板6位于介质板1的下表面。介质板1的形状和尺寸根据所承载的天线阵列、去耦网络和馈电网络的形状和尺寸决定。在本技术优选实施例中，介质板1的形状为凸字形，其中凸字形的上部较小的区域设置馈电网络，其尺寸长×宽为108mm×23mm凸字形的下部较大的区域设置天线阵列，其尺寸长×宽为150mm×80mm。介质板1的厚度为0.8mm，相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。金属地板6为印刷于介质板1上的覆盖金属层。在本技术优选实施例中，金属地板6全覆盖于介质板1的下表面。金属地板6与天线阵列单元的辐射贴片3-2相互作用，两者共同构成双线结构，保证天线的正常工作。天线阵列由2个以上的天线阵列单元组成，为印刷在介质板1上的金属结构层，每个天线阵列单元的结构相同，且相互之间相互独立，即2个天线阵列单元之间存在一定的间距。在本技术优选实施例中，天线阵列单元的个数为3个。天线阵列单元的尺寸是由介质板1的介电常数、损耗角正切、厚度和天线工作频率决定。在本技术中，每个天线阵列单元由馈线3-1和辐射贴片3-2组成，辐射贴片3-2需覆于在介质板1的表面上，馈线3-1可以采用外接的形式(比如背馈或底馈)，也可以采用覆于在介质板1表面的形式。辐射贴片3-2与馈线3-1直接或耦合连接。在本技术优选实施例中，辐射贴片3-2和馈线3-1均覆于在介质板1的表面上，辐射贴片3-2的形状为长方形，馈线3-1为长条状的微带馈线3-1，辐射贴片3-2与馈线3-1直接连接。为了在有限的尺寸内减小天线阵列单元之间的相互影响，本技术在每2个天线阵列单元的辐射贴片3-2之间设有一去耦网络，该去耦网络与这2个辐射贴片3-2之间均留有一定的间隙。去耦网络对电磁波的抑制，但不受于馈电形式的限制。参见图2，每个去耦网络为2个相互对插的左梳齿和右梳齿所构成的叉指结构。其中左梳齿和右梳齿的结构相同，且两者相互独立。所述左梳齿和右梳齿均由指节连接线2-2和位于指节连接线2-2同一侧的2个以上的指节2-1构成，指节2-1的延伸方向与指节连接线2-2的延伸方向垂直，且指节连接线2-2的长度长于所有指节2-1并排后所形成的长度。左梳齿的指节2-1位于指节连接线2-2的右侧；右梳齿的指节2-1位于指节连接线2-2的左侧。左梳齿和右梳齿可以采用整体对插的形式或交替对插的形式。在本技术中，左梳齿和右梳齿为交替对插，即每个去耦网络的左梳齿的指节2-1和右梳齿的指节2-1相互交替间隔设置。去耦网络是由交叉指节2-1状结构构成的谐振结构，其能够在有限的空间内通过调整相应尺寸(包括指节2-1数量N、宽度n、间距g2及两边的连接线长度Lres等)，来调控电磁波在该结构表面的传输特性。在某些特定结构的参数下，达到天线工作频段去耦目的。为了提供适当的功率分配比和相位关系，以使天线整体具有要求的辐射方向图，本技术还设置馈电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超紧凑的微带贴片阵列天线，包括介质板(1)、天线阵列和金属地板(6)；其中天线阵列和金属地板(6)设置在介质板(1)上；其中天线阵列由2个以上的天线阵列单元组成，每个天线阵列单元包括馈线(3‑1)和辐射贴片(3‑2)；其特征在于：每2个天线阵列单元的辐射贴片(3‑2)之间设有一去耦网络，且该去耦网络与这2个辐射贴片(3‑2)之间均留有一定的间隙；每个去耦网络为2个相互对插的左梳齿和右梳齿所构成的叉指结构；其中左梳齿和右梳齿的结构相同，且两者相互独立；所述左梳齿和右梳齿均由指节连接线(2‑2)和位于指节连接线(2‑2)同一侧的2个以上的指节(2‑1)构成，指节(2‑1)的延伸方向与指节连接线(2‑2)的延伸方向垂直；左梳齿的指节(2‑1)位于指节连接线(2‑2)的右侧；右梳齿的指节(2‑1)位于指节连接线(2‑2)的左侧。

【技术特征摘要】
1.一种超紧凑的微带贴片阵列天线，包括介质板(1)、天线阵列和金属地板(6)；其中天线阵列和金属地板(6)设置在介质板(1)上；其中天线阵列由2个以上的天线阵列单元组成，每个天线阵列单元包括馈线(3-1)和辐射贴片(3-2)；其特征在于：每2个天线阵列单元的辐射贴片(3-2)之间设有一去耦网络，且该去耦网络与这2个辐射贴片(3-2)之间均留有一定的间隙；每个去耦网络为2个相互对插的左梳齿和右梳齿所构成的叉指结构；其中左梳齿和右梳齿的结构相同，且两者相互独立；所述左梳齿和右梳齿均由指节连接线(2-2)和位于指节连接线(2-2)同一侧的2个以上的指节(2-1)构成，指节(2-1)的延伸方向与指节连接线(2-2)的延伸方向垂直；左梳齿的指节(2-1)位于指节连接线(2-2)的右侧；右梳齿的指节(2-1)位于指节连接线(2-2)的左侧。2.根据权利要求1所述的一种超紧凑的微带贴片阵列天线，其特征在于：每个去耦网络的左梳齿的指节(2-1)和右梳齿的指节(2-1)相互交替间隔设置。3.根据权利要求1所述的一种超紧凑的微带贴片阵列天线，其特征在于：指节...

【专利技术属性】
技术研发人员：高喜，乔玮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西,45