[發(fā)明專利]寬帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810034523.2
• 申請(qǐng)日: 2008-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN101246997A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金榮洪;楊光;葉聲;耿軍平;潘建寧;王小華;趙東方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);江蘇寶科電子有限公司
• 主分類號(hào): H01Q21/00
• 分類號(hào): H01Q21/00;H01Q13/08;H01Q1/38
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種用于無線通信技術(shù)領(lǐng)域的天線的饋電網(wǎng)絡(luò)，尤其是一種寬帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代無線通信的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣性能優(yōu)異的天線，其中，微帶天線以其重量輕，體積小，成本低，等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代天線研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在無線通信中，更常用的是一定數(shù)量的天線組成陣列。如何給大型陣列天線合乎要求地饋電成了其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。具體的設(shè)計(jì)需要通過調(diào)整饋電網(wǎng)絡(luò)各部分的幾何造型和尺寸來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和功率分配，來實(shí)現(xiàn)期望的方向圖，增益和旁瓣性能。一般的寬帶陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)主要是通過H型微帶線功分網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，其局限性在于H型微帶線功分網(wǎng)絡(luò)在分支處存在較大的阻抗不連續(xù)性，相互平行的微帶線之間存在極其嚴(yán)重的耦合，電長度過大的微帶線存在較大的傳輸損耗，而且這樣的饋電網(wǎng)絡(luò)通常位于天線輻射單元的下表面，這就對(duì)整個(gè)寬帶陣列天線引入了很大的損耗，并且很難實(shí)現(xiàn)所期望的饋電方式，比如對(duì)所有天線輻射單元的等幅同相饋電。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利申請(qǐng)?zhí)?0110299.7，專利名稱為C波段衛(wèi)星地面接收站微帶天線，專利公開號(hào)CN?1052751A，該天線陣列包含1024個(gè)矩形微帶輻射元，采用微帶線與同軸線并用，邊饋與底饋結(jié)合的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)。其中8×8元子陣列利用微帶線并聯(lián)饋電，各子陣間用同軸電纜并聯(lián)饋電。雖然該天線可以滿足衛(wèi)星電視的接收要求，但不到50％的天線效率表明饋電網(wǎng)絡(luò)引入了相當(dāng)大的損耗。一方面是因?yàn)樵撎炀€的饋電網(wǎng)絡(luò)采用了經(jīng)典的H型微帶線功分網(wǎng)絡(luò)，分支處存在較大的阻抗不連續(xù)性，相互平行的微帶線之間存在嚴(yán)重的耦合，電長度過大的微帶線也引入了較大的傳輸損耗，導(dǎo)致整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)的效率低下；另一方面因?yàn)樵撎炀€的饋電網(wǎng)絡(luò)與微帶輻射元印刷在介質(zhì)基板的同一層上，兩者之間的互耦也大大降低了天線效率。僅采用并聯(lián)饋電的饋電網(wǎng)絡(luò)不具有較好的擴(kuò)展性，這也是該天線對(duì)8×8元子陣列采用同軸電纜并聯(lián)饋電的主要原因。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，當(dāng)要求的天線板不具有正方形尺寸時(shí)，并聯(lián)饋線會(huì)大幅加長，該并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種寬帶陣列天線的饋電網(wǎng)絡(luò)，使其能夠?qū)Ω魈炀€陣元實(shí)現(xiàn)等幅同相饋電，同時(shí)通過合理的阻抗分配和相位補(bǔ)償使得該寬帶陣列天線具有高增益、低旁瓣和結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明從上往下依次為微帶天線輻射單元、輻射天線介質(zhì)基板、微帶鏡像單元、同軸線饋電單元、接地板、饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)和饋電端口，饋電端口和微帶饋電網(wǎng)絡(luò)相接，接地板、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)分別位于饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板的上表面和下表面，微帶饋電網(wǎng)絡(luò)通過接地板和空氣微帶與輻射天線介質(zhì)基板隔離開，微帶天線輻射單元、微帶鏡像單元分別位于輻射天線介質(zhì)基板的上表面和下表面，微帶天線輻射單元、微帶鏡像單元與微帶饋電網(wǎng)絡(luò)通過同軸線饋電單元相連接，輻射天線介質(zhì)基板與饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板也通過同軸線饋電單元相連接。

所述微帶饋電網(wǎng)絡(luò)微帶饋電網(wǎng)絡(luò)為依據(jù)最大程度減小耦合和最大程度降低旁瓣的原則設(shè)計(jì)出來的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)，印刷在饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板的下表面，與饋電端口相連，并通過饋電端口與外圍設(shè)備相連接。為避免平行微帶線間的嚴(yán)重耦合，微帶線以盡可能相互正交的方式進(jìn)行排布，大大減少了饋電網(wǎng)絡(luò)本身的輻射和損耗。

所述微帶天線輻射單元為根據(jù)微帶天線理論計(jì)算出來的圓形微帶貼片，印刷在輻射天線介質(zhì)基板的上表面。

所述微帶鏡像單元為矩形微帶貼片，印刷在輻射天線介質(zhì)基板的下表面，用于為輻射天線介質(zhì)基板上表面的微帶天線輻射單元提供鏡像。

所述接地板印刷在饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板的上表面，用于對(duì)輻射天線介質(zhì)基板上的微帶天線輻射單元與饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板上的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)提供很好的隔離。

所述同軸線饋電單元的金屬芯將輻射天線介質(zhì)基板上的微帶天線輻射單元、微帶鏡像單元與饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板上的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)相連接。同軸線饋電單元的介質(zhì)芯將輻射天線介質(zhì)基板與饋電網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)基板相連接。

所述的微帶天線輻射單元、微帶饋電網(wǎng)絡(luò)、微帶鏡像單元、同軸線饋電單元和接地板均為導(dǎo)體，接地板和饋電端口的外導(dǎo)體相連接。

所述的介質(zhì)基板為微波介質(zhì)基板。