[發(fā)明專利]一種用于無線定位系統(tǒng)的微帶陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011015949.0
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112332114B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 徐海鵬;李艷;齊望東;劉升恒
• 申請（專利權）人: 網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室;東南大學
• 主分類號: H01Q21/08
• 分類號: H01Q21/08;H01Q1/52;H01Q1/50;H01Q1/38
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發(fā)明公開了一種用于無線定位系統(tǒng)的微帶陣列天線，包括由天線單元組成的天線陣列，天線陣列由四個及以上天線單元沿直線等距離排列組成，位于天線陣列兩端的天線單元為虛陣元，剩余的天線單元為中間陣元，相鄰天線單元之間及天線陣列四周均豎直分布隔離條。本發(fā)明對輻射板形狀進行改進，增加了天線陣列兩端的虛陣元并且在天線單元之間和天線陣列四周的增設矩形隔離條，減小了陣元間耦合、提高陣元交叉極化性能，提高陣元間大角度范圍的相位一致性從而提高定位系統(tǒng)的定位精度。

技術領域

本發(fā)明涉及無線通信天線領域，尤其是一種用于無線定位系統(tǒng)的微帶陣列天線。

背景技術

隨著無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、智慧工業(yè)等技術的發(fā)展，使得基于位置信息的服務和應用日益普及。無論是室內環(huán)境還是室外環(huán)境，對于快速準確的獲得位置信息的需求日益迫切。室外定位技術主要是基于衛(wèi)星的定位(GNSS)，由于受到墻體等障礙物影響，室內環(huán)境衛(wèi)星信號非常弱，無法提供定位能力。目前主要的室內定位技術有藍牙、RFID、Wi-Fi、UWB定位等方式。

在定位系統(tǒng)中，多數(shù)的定位都是通過測量獲得的。天線是定位系統(tǒng)中最前端接收信息的載體，因此天線的測量精度直接影響最終的位置估計精度。在定位技術中采用基于角度估計的定位方式，對定位系統(tǒng)相位一致性有很高的要求，因此提高前端接收陣列陣元的相位一致性能夠提升定位系統(tǒng)的定位精度。

申請公布號為CN 109301435 A(公開日2019.02.01)的一項名稱為“陣列天線”的發(fā)明專利：其公開了一種反射板以及多個輻射單元直線排列的陣列天線，僅僅在陣列天線兩側增加隔離板以增加輻射電流路徑，在相鄰輻射單元之間增加隔離條以提高隔離度，但是并沒有提及為提高相位一致性所做的努力。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提高陣列陣元間大角度范圍內的相位一致性，提高定位系統(tǒng)的定位精度，提供了一種用于無線定位系統(tǒng)的微帶陣列天線，包括如下的技術方案：

一種用于無線定位系統(tǒng)的微帶陣列天線，包括天線單元及天線陣列，天線陣列為由天線單元組成的直線陣，位于直線陣兩端的兩個天線單元為虛陣元，剩余的天線單元為中間陣元，天線單元的陣列方向和非陣列方向均設有隔離條。中間陣元作為定位系統(tǒng)的工作天線，通過中間陣元測得的信號構造出虛陣元信號，擴大了陣列的孔徑，降低主瓣寬度以提高方位的精確度，同時兩端虛陣元使天線陣列的中間陣元所處環(huán)境相對一致，提高了天線陣列中中間陣元的相位一致性。隔離條阻擋陣元間部分空間輻射波，減小天線陣元的耦合量，提高天線單元的隔離度，提高了天線陣列的交叉極化性能。

作為優(yōu)選，天線單元包括設于頂層的輻射板，設于中間的耦合饋電板和置于底層的信號傳輸板。

作為優(yōu)選，輻射板的上表面設有矩形金屬片，且金屬片以矩形中點為中心呈輻射狀等間隔開有矩形槽。輻射板上的金屬片用于接收和發(fā)送射頻信號，金屬片上開有的矩形槽使得金屬片在工作頻段上小型化，減小了天線單元的耦合量，減小了耦合對相位一致性的影響。

作為優(yōu)選，耦合饋電板由第一耦合饋電板和第二耦合饋電板正交組成，第一耦合饋電板的一個表面對稱設有耦合饋電金屬片，另一個表面上無金屬片覆蓋，第二耦合板表面也無金屬片覆蓋。耦合饋電金屬片便于射頻連接器焊接，克服天線輸入阻抗的電感性加強而影響天線帶寬的問題。第一耦合饋電板具有饋電及支撐連接功能，第二耦合饋電板具有支撐連接功能。

作為優(yōu)選，耦合饋電金屬片為倒L型。

作為優(yōu)選，信號傳輸板上表面印制有差分饋電網(wǎng)絡金屬片，且差分饋電網(wǎng)絡金屬片與耦合饋電金屬片相連接，信號傳輸板下表面設有與輻射板相對設置的金屬地。差分饋電采用兩個端口同時饋電，饋入幅度相等、相位相反的信號，能夠激勵起天線的輻射模式，減小能量的損耗。

作為優(yōu)選，差分饋電網(wǎng)絡金屬片的饋電網(wǎng)絡采用T型等功分網(wǎng)絡。

作為優(yōu)選，隔離條的形狀為矩形，隔離條由金屬材料制成或由一個表面覆有金屬片的PCB板制成。