專利名稱：對稱的頂角饋入式微帶陣列天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種頂角饋入式微帶陣列天線，特別是關于一種對稱的頂角饋入式微帶陣列天線。
在

圖1A中，當微帶天線工作時，電磁場大多集中在輻射體/微帶(Patch/Microstrip)與接地部(Ground)中間的印刷電路基板(PCB)介質中。在圖1B中，微帶天線工作時，電磁場則大多集中在輻射體/微帶與接地部中間的空氣與印刷電路板基板介質中。為了降低電磁波傳輸損耗，可選取較空氣介質厚度薄很多的印刷電路板(基板12b)當介質，或選用較厚的空氣介質，使散布在空氣中的電磁能量占大部分。如此，即可讓圖1B當中的天線等效損耗正切比當中的圖1A天線的損耗正切降低，所以能夠有效降低電磁波的損耗。
在空氣懸浮式微帶天線當中，頂角饋入式微帶天線(Corner fedsquare patches antenna)為其中的一種，如圖3所示，其為運用正方形輻射體(Square radiation patch)21的頂角饋入式微帶陣列天線20的電路結構圖。天線的運作為從饋入點24饋入信號，并由以陣列方式排列的正方形輻射體21輻射，再配合傳輸線22與阻抗匹配部23的設計，即形成完整的陣列天線。
在線性極化(linear polarization)天線中，和極化方向垂直的分量，也即，交叉極化(cross polarization)必須盡量減小，如圖2所示。而此種傳統(tǒng)的頂角饋入式微帶陣列天線，其正方形輻射體為對稱排列，隨著d的增加，其水平面交叉極化(H-plane-cross-polarization)會隨著角度增加而提高，交叉極化在d為零度即天線正前方的交叉極化為最小值，如圖7所示。因此，如何減小交叉極化的量，成為頂角饋入式微帶陣列天線的設計重點。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，具有一饋入點與以矩陣形式排列的多個輻射體，每列的輻射體以傳輸線相連接，每列傳輸線與該饋入點形成并接，該輻射體的輻射路徑長為λ，其中，該微帶陣列天線是以該饋入點形成上下兩半部的對稱架構，其中該饋入點距離該上半部的最近一列的距離為d1，該饋入點距離該下半部的最近一列的距離為d2，d1與d2相差λ/2。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中該輻射體為正方形輻射體。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中該輻射體是不對稱輻射體。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中該不對稱輻射體是菱形。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中每個該不對稱輻射體是運用以電流的流向的正交方向為對稱軸的菱形結構，且電流流向的對角線距離為輻射波長的二分之一，而對稱軸的兩垂線有一個以上的距離大于輻射波長的四分之一。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中每排該不對稱輻射體的形狀相同，并以該饋入點成左右對稱點。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中該以矩陣形式排列的多個輻射體的形狀相同，并以該饋入點成左右對稱點。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中d1＝d2+λ/2。
如上所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其中d2＝d1+λ/2。
本實用新型的有益效果是，利用簡單的上下對稱結構，加上傳輸線上下半波長的相位差，如此天線的上下兩部分的交叉極化即可互相抵消，而有效的降低交叉極化。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
本實用新型的第一實施例中，運用一不對稱輻射體31來達到此項目的，如圖4所示，第一、第二不對稱輻射體31、32為菱形結構且兩兩不相同(W1、W2不同于W3、W4)，其余的傳輸線33、阻抗匹配部34與饋入點35的設計均與止方形輻射體的天線結構相同。運用以電流的流動方向的正交方向作為對稱軸，且電流流動方向的對角線距離為輻射波長的二分之一，而對稱軸的兩垂線有一個以上的距離大于輻射波長的四分之一的結構設計，可借助左右抵消降低交叉極化分量。
如同時借助上下抵消方式降低交叉極化，可以達到更好的技術效果。如圖2與圖4所示，已知的頂角饋入式微帶陣列天線，不論其輻射體為何種形狀，由于傳輸線以饋入點為中心，陣列天線的上下結構，其輻射體的電流為同相。所以，已知的頂角饋入式微帶陣列天線，其交叉極化(cross polarization)在上下部分并不會有互相抵消的效果。
本實用新型的第二實施例中，利用上下對稱的天線結構，使得其交叉極化的效應互相抵消，如此即可大幅減低交叉極化。如圖5與圖6所示，利用簡單的上下對稱結構，加上傳輸線上下半波長的相位差，如此天線的上下兩部分的交叉極化即可互相抵消，而有效的降低交叉極化。
請參考圖5，并比較圖2，可發(fā)現(xiàn)本實用新型與已知技術的差異在于本實用新型通過調整傳輸線22’而將饋入點24與上下兩半部的距離加以調整，并形成上下對稱的結構。圖5以正方形輻射體21來作為本實用新型的陣列天線時，將以饋入點24為界線所區(qū)分的陣列天線上下半部的饋入距離W5、W6，改為W5＝d+λ/2，而W6＝d，補償由于輻射體上下對稱相位相差180度的情形，因此輻射體陣列在極化方向仍皆為同相。如此，由于上下對稱的陣列結構，使得上下子陣列的交叉極化因方向相反而互相抵消，即可大幅降低水平面交叉極化。
再請參考圖6，其為運用第一、第二不對稱輻射體31、32作為本實用新型的第三具體實施例。與圖4比較，圖6為通過調整傳輸線33’而將天線陣列設計為上下對稱的結構，其余條件與圖4均相同。同樣地，以饋入點35為界線所區(qū)分的陣列天線上下半部的饋入距離W7、W8，改為W7＝d1+λ/2，而W8＝d1。補償由于輻射體上下對稱相位相差180度的情形，因此輻射體陣列在極化方向仍皆為同相。如此，由于上下對稱的陣列結構，使得上下子陣列的交叉極化方向的相反而互相抵消，即可大幅降低水平面交叉極化。
接下來，請參考圖7與圖8，其分別為模擬已知技術的運用正方形輻射體的水平面交叉極化(H-plane cross polarization)，以及模擬已知技術的運用不對稱輻射體的水平面交叉極化，分別在3.4GHz(百萬千赫茲)、3.5GHz、3.6GHz、3.7GHz頻率下所做的模擬圖形。圖9、圖10，其分別為模擬本實用新型的運用正方形輻射體的水平面交叉極化，與模擬本實用新型的運用不對稱輻射體的水平面交叉極化，分別在3.4GHz(百萬千赫茲)、3.5GHz、3.6GHz、3.7GHz頻率下所做的模擬圖形。
比較圖7與圖9兩圖，可發(fā)現(xiàn)，本實用新型的上下對稱架構，可降低垂直極化分量。比較圖8與圖10兩圖，同樣地，可發(fā)現(xiàn)本實用新型具體改善垂直極化分量的效果。
以上所述的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型，本技術領域的一般技術人員，做出的一些結構等效變換，均包含在本實用新型的范圍內。
權利要求1.一種對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，具有一饋入點與以矩陣形式排列的多個輻射體，每列的輻射體以傳輸線相連接，每列傳輸線與該饋入點形成并接，該輻射體的輻射路徑長為λ，其特征在于該微帶陣列天線是以該饋入點形成上下兩半部的對稱架構，其中該饋入點距離該上半部的最近一列的距離為d1，該饋入點距離該下半部的最近一列的距離為d2，d1與d2相差λ/2。
2.如權利要求1所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于該輻射體為正方形輻射體。
3.如權利要求1所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于該輻射體是不對稱輻射體。
4.如權利要求3所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于該不對稱輻射體是菱形。
5.如權利要求3所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于每個該不對稱輻射體是運用以電流的流向的正交方向為對稱軸的菱形結構，且電流流向的對角線距離為輻射波長的二分之一，而對稱軸的兩垂線有一個以上的距離大于輻射波長的四分之一。
6.如權利要求1所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于每排該不對稱輻射體的形狀相同，并以該饋入點成左右對稱點。
7.如權利要求3所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于該以矩陣形式排列的多個輻射體的形狀相同，并以該饋入點成左右對稱點。
8.如權利要求1所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于d1＝d2+λ/2。
9.如權利要求1所述的對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，其特征在于d2＝d1+λ/2。
專利摘要本實用新型是一種對稱的頂角饋入式微帶陣列天線，運用以饋入點為中心所形成的上下兩半部對稱架構，來降低交叉極化現(xiàn)象；其中，上下的對稱結構，是為饋入點距離上半部的最近一列的距離為d1，饋入點距離下半部的最近一列的距離為d2，d1與d2相差λ/2；如此，即可讓輻射體的電流為同相；其中，輻射體可以是正方形輻射體或者是不對稱的菱形輻射體。
文檔編號H01Q13/08GK2559107SQ0224231
公開日2003年7月2日 申請日期2002年7月29日 優(yōu)先權日2002年7月29日
發(fā)明者倪勢凱 申請人:寰波科技股份有限公司