專利名稱：一種微帶陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以人工高阻抗表面作為天 線陣背板的平板微帶陣列天線。
背景技術(shù)：
微帶天線是微波通訊領(lǐng)域中的一種天線，它具有剖面薄、體積小、重量 輕、易于載體表面形成共形結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。這種天線可用常規(guī)印刷電絲4支術(shù)大 批量生產(chǎn)，其制造成本低，而且易與其它固態(tài)微波元器件集成，因此在軍事 及民用通訊領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
在實(shí)際應(yīng)用中，為了確保入射波與反射波同相性，在采用常規(guī)金屬電導(dǎo)
材料作反射板時(shí)，要保證反射背板與縫隙的間距約為入/4或3入/4(入為自 由空間波長)。這樣會(huì)使整個(gè)天線的厚度相應(yīng)變大，導(dǎo)致微帶天線所具備的 低剖面厚度的優(yōu)勢大打折扣。此外，由于縫隙與反射背板之間類似于一平行 板波導(dǎo)，在其表面易激勵(lì)表面波，表面波及平板模式傳輸?shù)碾姶挪óa(chǎn)生的寄 生輻射的存在會(huì)使縫隙的天線輻射性能變差，具體對(duì)于微帶陣列天線而言， 會(huì)使其旁瓣電平升高，輻射方向特性變差。因此如何有效克服以上缺陷便成 為本發(fā)明需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以人工高阻抗表面作為天線陣背板的平板微帶陣列天 線，其目的第一是要減少天線厚度，使微帶陣列天線變得更薄、更輕，第二
是要降低旁瓣電平，改善微帶陣列天線的輻射方向特性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種微帶陣列天線，其構(gòu) 造從上至下依次為天線元陣列、隔離層和天線元陣列的反射背板，所述天線 元陣列的反射背板由基板和印刷在M上表面的金屬花樣圖案構(gòu)成，金屬花 樣圖案以平面螺旋金屬線為單元，按行和列排列成矩陣陣列，其中，各單元 的螺旋金屬線相互間電連接。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、上述方案中，為了將矩陣陣列的各單元螺旋金屬線連接成整體，可以 通過網(wǎng)格狀金屬線實(shí)現(xiàn)相互間電連接，這樣金屬花樣圖案就是由各螺旋金屬 線單元和網(wǎng)格狀金屬線連接構(gòu)成。也可以采用其它連接將各單元連接成整 體，比如相鄰各單元之間通過金屬線進(jìn)行連接等。
2、 上述方案中，金屬花樣圖案的制作可采用以下方式來實(shí)現(xiàn) (1)利用印刷電路板工藝在微波介質(zhì)基板上印刷制成。
(2 )利用半導(dǎo)體刻蝕工藝在微波介質(zhì)基板上印刷制成。 (3 )利用絲網(wǎng)印刷工藝在微波介質(zhì)基板上印刷制成。
3、 上述方案中，所述平面螺旋金屬線單元中平面螺旋金屬線較佳的形狀 為矩形，但是理論上也可以采用圓形、橢圓形、棱形、多邊形或三角形的平 面螺旋金屬線單元。
4、 上述方案中，所述平面金屬花樣圖案實(shí)際構(gòu)成一種特殊的高阻磁導(dǎo)面， 它是本發(fā)明的核心，對(duì)本發(fā)明效果起關(guān)鍵作用。而天線元陣列不是本發(fā)明的 關(guān)鍵，可以采用微帶陣列天線的現(xiàn)有技術(shù)。所述隔離層為空氣或泡沫塑料。
本發(fā)明原理和效果是以人工高阻抗表面金屬花樣圖案取代常規(guī)的全金 屬電導(dǎo)面作為天線陣的反射背板，可使背板與縫隙陣面的間距從V4或 降到人/10以下(理想間距為零)，從而大大P爭低了天線的厚度。由于背板與 縫隙陣面之間常填充泡沫介質(zhì)作支撐與隔離，間距的降低使所需泡沫介質(zhì)的 量大為減小，對(duì)大型天線陣而言由此而降低的天線重量也相當(dāng)可觀。同時(shí)， 由于這種新型的背板具有特殊的電磁禁帶特性，可抑制表面波及縫隙與反射 背板之間平行板模式電磁波的傳播，從而有效降低陣列天線的旁瓣電平，通 常比主峰降低20個(gè)db以上，見圖3所示。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例剖面結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明實(shí)施例高阻磁導(dǎo)面金屬花樣圖案；
附圖3為本發(fā)明實(shí)施例天線輻射方向圖。
以上附圖中，1、天線元陣列；2、隔離層；3、基板；4、金屬花樣圖案； 5、矩形螺旋金屬線單元；6、網(wǎng)格狀金屬線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例 一種微帶陣列天線
參見圖l所示，卩微帶陣列天線的構(gòu)成從上至下依次由天線元陣列1、隔離 層2、高阻磁導(dǎo)面金屬花樣圖案4和高阻磁導(dǎo)面的基板3四層疊加構(gòu)成。天 線元陣列l(wèi)位于隔離層2的上表面，可以采用樣t帶陣列天線的現(xiàn)有4支術(shù)，這 里不作詳細(xì)介紹。隔離層2為空氣或泡沫塑料。高阻磁導(dǎo)面金屬花樣圖案4 位于基板3的上表面，具體的尺寸參數(shù)和材料選取根據(jù)所應(yīng)用的頻段按照已
有的微波理論計(jì)算得出，本實(shí)施例中，頻率應(yīng)用范圍為3.4GHz到3.53GHz, 隔離層2選用介電常數(shù)在1到2之間的介質(zhì)，高阻磁導(dǎo)面的基板3采用介電 常數(shù)在2到20之間的微波介質(zhì)材料。
參見圖2所示，高阻磁導(dǎo)面金屬花樣圖案4利用印刷電路板工藝，將金 屬材料印刷在微波介質(zhì)基板3上。本實(shí)施例中，金屬選用銅，微波介質(zhì)材料 選用聚四氟乙烯。金屬花樣圖案4由二十四個(gè)矩形螺旋金屬線單元5和網(wǎng)格 狀金屬線6組成，其中，每個(gè)矩形螺旋金屬線單元5均由金屬線從內(nèi)到外按 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)成方形螺旋狀，網(wǎng)格狀金屬線6由一個(gè)長方形外框、七#4黃 線和兩根縱線構(gòu)成二十四個(gè)空格(橫向三個(gè)空格、縱向八空格)，二十四個(gè) 矩形螺旋金屬線單元5 —一布置在這二十四個(gè)空格中，并與對(duì)應(yīng)空格的金屬 線電連接，以此構(gòu)成三行和八列排列的矩陣陣列。不同數(shù)量和排列的矩形螺 旋金屬線單元5構(gòu)成的金屬花樣圖案對(duì)應(yīng)不同的天線工作頻段。
圖3為本實(shí)施例天線輻射方向圖，天線旁瓣對(duì)比主峰可降低20個(gè)db左 右。而采用普通金屬板作為反射背板的天線旁瓣通常比主峰底13個(gè)db左右， 由此可見，本發(fā)明有效降低了陣列天線的旁瓣電平。
本實(shí)施例詳細(xì)描述了矩形平面螺^走金屬線單元的情況，圓形、橢圓形、 棱形、多邊形或三角形等其它形狀的平面螺旋金屬線單元可以根據(jù)本實(shí)施例 以此類推。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng) 技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種微帶陣列天線，其構(gòu)造從上至下依次為天線元陣列(1)、隔離層(2)和天線元陣列的反射背板，其特征在于所述天線元陣列的反射背板由基板(3)和印刷在基板(3)上表面的金屬花樣圖案(4)構(gòu)成，金屬花樣圖案(4)以平面螺旋金屬線為單元(5)，按行和列排列成矩陣陣列，其中，各單元的螺旋金屬線相互間電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微帶陣列天線，其特征在于所述矩陣陣列的各 單元通過網(wǎng)格狀金屬線(6)實(shí)現(xiàn)相互間電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微帶陣列天線，其特征在于所述金屬花樣 圖案(4)是利用印刷電路板工藝在微波介質(zhì)基板(3)上印刷制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微帶陣列天線，其特征在于所述金屬花樣 圖案(4)是利用半導(dǎo)體刻蝕工藝在微波介質(zhì)基板(3)上印刷制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微帶陣列天線，其特征在于所述金屬花樣 圖案(4)是利用絲網(wǎng)印刷工藝在微波介質(zhì)基板(3)上印刷制成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微帶陣列天線，其特征在于所述隔離層(2) 為空氣或泡沫塑料。
全文摘要
一種微帶陣列天線，其構(gòu)造從上至下依次為天線元陣列(1)、隔離層(2)和天線元陣列的反射背板，其特征在于所述天線元陣列的反射背板由基板(3)和印刷在基板(3)上表面的金屬花樣圖案(4)構(gòu)成，金屬花樣圖案(4)以平面螺旋金屬線為單元(5)，按行和列排列成矩陣陣列，其中，各單元的螺旋金屬線相互間電連接。本發(fā)明以基板上表面印刷金屬花樣圖案的高阻抗表面取代常規(guī)的全金屬電導(dǎo)面作為天線陣的反射背板，一方面可使反射背板與縫隙陣面的間距降到λ/10以下，從而大大降低了天線的厚度，減輕了重量，另一方面降低旁瓣電平，改善了天線的輻射方向特性。
文檔編號(hào)H01Q15/14GK101192713SQ200710190599
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者宏 劉, 劉曉晗 申請(qǐng)人:蘇州漢申微電子有限公司