專利名稱：微帶陣列天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括介電基片的微帶陣列天線，該微帶陣列天線可用作各 種無線電波傳感器如車栽雷達(dá)的發(fā)射天線或接收天線。
背景技術(shù)：
由在介電基片上形成的帶狀導(dǎo)體所構(gòu)成的微帶陣列天線由于其細(xì)小、 低成本和高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地用作包括車載雷達(dá)如自適應(yīng)巡航控 制系統(tǒng)的各種無線電波傳感器的發(fā)射/接收天線。
與此同時(shí)，由于微帶線在高頻具有大的傳輸損耗，所以一直存在一個(gè) 問題，即微帶線難以具體實(shí)現(xiàn)為在高頻具有高增益的微帶陣列天線。因此， 建議使用串行饋送微帶陣列天線代替因其設(shè)計(jì)簡單而廣泛使用的并行饋 送微帶陣列天線，盡管前者設(shè)計(jì)復(fù)雜。例如，參考曰本專利申請^S開第
2001-44752號。
圖20示出了如這個(gè)專利文件建議的串行饋送微帶陣列天線100的例 子。微帶陣列天線100具有這樣的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，帶狀導(dǎo)體形成在 介電基片的前表面上，該介電基片在其背表面設(shè)置有導(dǎo)電的接i^L。更詳 細(xì)地，如圖20中所示，多個(gè)矩形輻射天線元件101、 102、 103、 111、 112、... 凸出地以有規(guī)則的間距布置在直的饋送帶線120的兩側(cè)。
布置在饋送帶線120 —側(cè)邊緣(圖20中的上側(cè)邊緣)上的每個(gè)輻射 天線元件101、 102、 103、…凸出地布置在與饋送帶線120近似呈45度 傾斜的位置。布置在饋送帶線120另一側(cè)邊緣(圖20中的下側(cè)邊緣)上 的每個(gè)輻射天線元件111 、 112 、...凸出地布置在與饋送帶線120近似呈-135 度傾斜的位置。
從饋送帶線120的輸入端(圖20中的左端)饋送到饋送帶線120的 輸入功率傳播到終端(圖20中的右端)，其間順序地耦合到輻射天線元件 101、 102、 103、 111、 112.....因此，輸入功率向著該終端逐漸減小。
為了使用這種串行饋送微帶陣列天線達(dá)到所希望的方向性，不得不獨(dú)立地設(shè)計(jì)每個(gè)輻射天線元件，因?yàn)榇叙佀臀ш嚵刑炀€由行波激發(fā)，所 以各輻射天線元件的耦合因子彼此不同。輻射天線元件的耦合因子可以通
過調(diào)節(jié)輻射天線元件的元件寬度來控制。
例如，當(dāng)所有輻射天線元件形成為具有相同形狀和大小以<更它們具有 相同耦合因子時(shí)，從天線輻射的功率向著終端減小，因?yàn)閺妮斎攵溯斎氲?輸入功率向著終端減小。
如果如圖20中所示的微帶陣列天線100的情況那樣，比較靠近輸入 端的輻射天線元件具有較小的元件寬度從而具有較小的輻射因子，而比較 靠近終端的輻射天線元件具有較大的元件寬度從而具有較大的輻射因子， 那么就有可能使所有輻射天線元件具有相同的輻射因子。
如上面示例的那樣，傳統(tǒng)的串行饋送微帶陣列天線配置成每個(gè)輻射天 線元件具有可調(diào)節(jié)的元件寬度，從而得到所希望的耦合因子。
然而，由于這種結(jié)構(gòu)的每個(gè)輻射天線元件的耦合因子的可調(diào)節(jié)范圍比 較窄，所以一直存在一個(gè)問題，即在一些情況下不能達(dá)到所希望的天線特 性(例如所希望的方向性)。
另外，當(dāng)增大元件寬度以實(shí)現(xiàn)大的耦合因子時(shí)，由于在每個(gè)輻射天線 元件中沿著其橫向流動的高頻電流增大，所以在橫跨主極化^SJL射方向 (輻射天線元件的縱向方向)的方向上發(fā)射的無線電波增大。逸造成一個(gè) 問題，即在交叉方向上發(fā)射的核 化波的輻射水平增大。
進(jìn)而，由于每個(gè)輻射天線元件直接連接到饋送帶線，所以難以對每個(gè) 輻射天線元件實(shí)現(xiàn)阻尼匹配，因此難以4吏每個(gè)輻射天線元件顯示出所希望 的反射特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微帶陣列天線，包括
介電基片，在該介電基片的背表面形成有導(dǎo)電的接AMSL;以及 帶狀導(dǎo)體，其形成在所述介電基片的前表面上；
所述帶狀導(dǎo)體包括成直線的主饋送帶線和連接到所述主饋送帶線的 多個(gè)陣列元件，所述陣列元件沿著所述主饋送帶線的縱向方向以預(yù)定間隔 布置在所述主饋送帶線的兩側(cè)中的至少一側(cè)，所述陣列元件中的每一個(gè)包括連接到所述主饋送帶線的副饋送帶線、 連接到所述副饋送帶線的終端的矩形輻射天線元件和連接到所述副饋送
帶線的抽頭(stub),
所述抽頭布置在所述主饋送帶線與所述副饋送帶線之間的連接位置 和所述副饋送帶線與所述輻射天線元件之間的連接位置之間。
本發(fā)明還提供一種微帶陣列天線，包括
介電基片，在該介電基片的背表面形成有導(dǎo)電的接AM1;以及
帶狀導(dǎo)體，其形成在所述介電基片的前表面上；
所述帶狀導(dǎo)體包括成直線的主饋送帶線以及布置在所述主饋送帶線 的兩側(cè)中的每一側(cè)的至少 一個(gè)陣列元件，所述陣列元件連接到所述主饋送 帶線，
所述陣列元件包括連接到所述主饋送帶線的副饋送帶線、連接到所述 副饋送帶線的終端的矩形輻射天線元件以及連接到所述副饋送帶線的抽 頭，
所述抽頭布置在所述主饋送帶線與所述副饋送帶線之間的連接位置 和所述副饋送帶線與所述輻射天線元件之間的連接位置之間。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種微帶陣列天線，其中不希望的交叉極化分量 被抑制，并且反射被減小，以在其每個(gè)陣列元件處實(shí)現(xiàn)所希望的耦合因子。
從包括附圖和權(quán)利要求的以下描述中，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將會 變得明顯。


在附圖中
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的微帶陣列天線的平面圖1B是沿圖1A中的X-X線截取的微帶陣列天線的截面圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的構(gòu)成微帶陣列天線的陣列元件 之一的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的平面圖3是示出與傳統(tǒng)的微帶陣列天線的輻射天線元件的耦合因子對照 區(qū)別的第一實(shí)施例的陣列元件的耦合因子的曲線圖；圖4是示出與傳統(tǒng)的微帶陣列天線的輻射天線元件的極化特性對照 區(qū)別的第 一 實(shí)施例的微帶陣列天線陣列元件的極化特性的曲線圖5是示出與傳統(tǒng)的微帶陣列天線的輻射天線元件的反射/透射特性 對照區(qū)別的第 一 實(shí)施例的陣列元件的及Jt/透射特性的曲線圖6是示出與傳統(tǒng)的微帶陣列天線的水平方向性對照區(qū)別的第一實(shí) 施例的微帶陣列天線的水平方向性的曲線圖7是示出當(dāng)輻射天線元件的長度變化時(shí)第一實(shí)施例的微帶陣列天 線的陣列元件的應(yīng)J^特性的變化的曲線圖8是示出當(dāng)抽頭的長度變化時(shí)第一實(shí)施例的微帶陣列天線的陣列 元件的及^射特性的變化的曲線圖9是示出當(dāng)抽頭的長度變化時(shí)第一實(shí)施例的微帶陣列天線的陣列 元件的及^射特性的變化的曲線圖，其中輻射天線元件的場發(fā)射邊緣線與抽 頭的場發(fā)射邊緣線是同一個(gè)直線；
圖10是示出當(dāng)抽頭的長度變化時(shí)第一實(shí)施例的微帶陣列天線的陣列 元件的透射特性的變化的曲線圖，其中輻射天線元件的場發(fā)射邊緣線與抽 頭的場發(fā)射邊緣線是同 一個(gè)直線；
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微帶陣列天線結(jié)構(gòu)的平面圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的構(gòu)成微帶陣列天線的陣列元件 之一的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的平面圖13是示出第二實(shí)施例的微帶陣列天線的陣列元件的反射特性和透 射特性的曲線圖14是示出當(dāng)輻射天線元件的長度變化時(shí)第二實(shí)施例的微帶陣列天 線的陣列元件的^^射特性的變化的曲線圖15是示出當(dāng)抽頭的長度變化時(shí)第二實(shí)施例的微帶陣列天線的陣列 元件的^^射特性的變化的曲線圖16是示出當(dāng)輻射天線元件和抽頭之間的間隔變化時(shí)第二實(shí)施例的 微帶陣列天線的陣列元件的反射特性的變化的曲線圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的修改的微帶陣列天線的結(jié)構(gòu)的平面
圖18A是示出作為對本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的修改的其中只有一個(gè)陣列元件連接到其主饋送帶線一側(cè)邊緣的微帶陣列天線結(jié)構(gòu)的平面圖18B是示出作為對本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的修改的其中一個(gè)陣 列元件連接到其主饋送帶線每一側(cè)邊緣的微帶陣列天線結(jié)構(gòu)的平面圖19是示出圖18A和18B中所示的天線的水平方向性的曲線閨；以
及
圖20是示出傳統(tǒng)的串行饋送微帶陣列天線的示圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例
圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微帶陣列天線1的平面圖。圖1B 是沿圖1A中的X-X線截取的微帶陣列天線1的截面圖。
微帶陣列天線1包括形成在介電基片2的前表面上的帶狀導(dǎo)體，該介 電基片2在其背表面形成有導(dǎo)電的接ilk^3。如圖1A中所示，介電基片 2的前表面上的帶狀導(dǎo)體包括成直線地布置的主饋送帶線4和連接到主饋 送帶線4的任一側(cè)邊緣的多個(gè)陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和 A2c。
更詳細(xì)地，陣列元件Ala、 Alb和Alc以其間的預(yù)定間隔連接到第 一側(cè)邊緣4a (主饋送帶線4的兩個(gè)側(cè)邊緣之一)。這個(gè)預(yù)定間隔等于以工 作頻率(在本實(shí)施例中為76.5 GHz )傳過帶狀導(dǎo)體的無線電波的波長入g。 下文中這個(gè)波長被稱作波導(dǎo)波長。其它陣列元件A2a、 A2b和A2c以其 間的等于波導(dǎo)波長入g的預(yù)定間隔連接到第二側(cè)邊緣4b (主饋送帶線4 的兩個(gè)側(cè)邊緣中的另 一個(gè))。
陣列元件Ala、 Alb和Alc以及陣列元件A2a、 A2b和A2c在它們 的位置方面在主饋送帶線4的縱向方向上移位約入g/2。
作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中最靠近輸入端 的陣列元件的陣列元件Ala包括連接到主饋送帶線4的副饋送帶線12a、 連接到副饋送帶線12a終端的矩形輻射天線元件lla以及連接到副饋送帶 線12a的預(yù)定中間位置的抽頭13a。
同樣地，作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中第二 靠近輸入端的陣列元件的陣列元件Alb包括副饋送帶線12b、矩形輻射天 線元件lib以及抽頭13b。作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中第三靠近輸入端的陣列元件的陣列元件Alc包括副饋送帶線 12c、矩形輻射天線元件11c以及抽頭13c。作為連接到主饋送帶線4第 二側(cè)邊緣4b的陣列元件中最靠近輸入端的陣列元件的陣列元件A2a包括 副饋送帶線22a、矩形輻射天線元件21a以及抽頭23a。作為連接到主饋 送帶線4第二側(cè)邊緣4b的陣列元件中第二靠近輸入端的陣列元件的陣列 元件A2b包括副饋送帶線22b、矩形輻射天線元件21b以及抽頭23b。作 為連接到主饋送帶線4第二側(cè)邊緣4b的陣列元件中第三靠近輸入端的陣 列元件的陣列元件A2c包括副饋送帶線22c、矩形輻射天線元件21c以及 抽頭23c。
從輸入端(圖1中的左端)饋送給主饋送帶線4的輸入功率依次部分 地耦合到陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c，以>^每個(gè)元件發(fā) 射出去，剩余的功率傳向終端(圖1中的右端)。因此，傳輸通過主饋送 帶線4的功率向著終端逐漸減小。
匹配終端元件5設(shè)置在主饋送帶線4的終端中以吸收剩余功率。然而， 為了從微帶陣列天線1有效地輻射功率，該終端可以設(shè)置有輻射天線元件 而不是匹配終端元件5。
下一步說明陣列元件的結(jié)構(gòu)。由于陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c具有相同的形狀和大小，所以這里只參考圖2說明連接到主 饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中最靠近輸入端的陣列元件Ala。
如圖2中所示，陣列元件Ala的副饋送帶線12a呈L形，從而包括 彎曲成大約90度角的部分。更詳細(xì)地，副饋送帶線12a包括長度為Lk 的第一線段，其從主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a以相對于主饋送帶線4的 縱向線約45度的角M伸；以及第二線段，其從第一線段前端以相對于 第一線段的縱向方向約90度的角度延伸。
副饋送帶線12a設(shè)置有長度為Ls的抽頭13a，該抽頭13a從副饋送 帶線12a的彎曲部分以相對于主饋送帶線4的縱向方向約45度的角度延 伸。抽頭13a形成為在與第一線段的縱向方向相同的方向上從副饋送帶線 12a的第一線im伸。因此，可以認(rèn)為第一線段和抽頭13a構(gòu)成直的帶線。
副饋送帶線12a的終端(第二線段的末端部分)與輻射天線元件lla 連接。輻射天線元件lla的長度Le約等于波導(dǎo)波長的一半(Ag/2)。
輻射天線元件lla形成為矩形，其長度Le小于其寬度We。副饋送 帶線12a連接到輻射天線元件lla的較長側(cè)邊緣上的饋送點(diǎn)14a。這個(gè)饋送點(diǎn)14a被i更定在輻射天線元件lla的較長側(cè)的中心部分和一個(gè)末端部分 之間的預(yù)定位置。
總體上，矩形輻射天線元件lla在其較長側(cè)邊緣的阻抗低于在其較短 側(cè)的阻抗。在較長側(cè)邊緣中，阻抗在其中心部分基本上為零，而阻抗在其 末端部分高。因此，饋送點(diǎn)14a被設(shè)定在輻射天線元件lla的較長側(cè)邊緣 的中心部分和一個(gè)末端部分之間的位置，并且副饋送帶線12a連接到這個(gè) 饋送點(diǎn)14a，從而可以容易地實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。例如，當(dāng)副饋送帶線12a的 特征阻抗為50O時(shí)，副饋送帶線12a連接到作為饋送點(diǎn)14a的其中阻抗 為50Q的輻射天線元件lla的較長側(cè)的點(diǎn)。
輻射天線元件lla布置成4吏其縱向方向與抽頭13a的縱向方向平行。 亦即，輻射天線元件lla和抽頭13a中的每一個(gè)的縱向方向與主饋送帶線 4的縱向方向成大約45度角。
由于陣列元件Ala具有其中抽頭13a連接到副饋送帶線12a的彎曲 部分的結(jié)構(gòu)，所以電流流過這個(gè)抽頭13a，造成無線電波也要從抽頭13a 輻射。盡管與從輻射天線元件lla的輻射相比，從抽頭13a的輻射^艮微小， 但它是不必要的輻射，是原本不希望的，因?yàn)樗绊懥藦妮椛涮炀€元件 lla的輻射。
然而，如果從抽頭13a輻射的電場的方向與從輻射天線元件lla輻射 的電場的方向相同，則可以有效地利用v^抽頭13a的輻射。
因此，在本實(shí)施例中，輻射天線元件lla和抽頭13a彼此平行放置。 在這種情況下，由于分別流過抽頭13a和輻射天線元件lla的電流彼此平 行,所以分別由輻射天線元件lla和抽頭13a輻射的電場的方向彼此相同。 因此，抽頭13a不僅能用于阻抗匹配，而且還能用作輻射天線元件。
陣列元件Ala具有這樣的配置，在所述配置中，作為場JL射邊緣線 U0a的輻射天線元件lla的輪廓邊緣之一與抽頭13a的場發(fā)射邊緣線130a 處在同一直線上。
如上文說明的那樣，由于輻射天線元件lla和抽頭13a布置成4吏得它 們的縱向方向相對于主饋送帶線4的縱向方向呈大約45度角傾斜，因此 它們二者的場發(fā)射邊緣線iioa和130a相對于主饋送帶線4的縱向方向呈 大約-135度角傾斜。
在本實(shí)施例中，輻射天線元件lla不是直接連接到主饋送帶線4，而 是通過由副饋送帶線12a和抽頭13a構(gòu)成的匹配帶線連接到主饋送帶線4。這使得可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配以減小反射，因?yàn)楦别佀蛶Ь€12a與輻射天線元 件lla的連接位置以及抽頭13a的長度、形狀和連接位置都可以任意確定。
另外，提供匹配帶線使得能夠控制主饋送帶線4和陣列元件Ala之 間的耦合因子，其在某種程度上是相等的，因?yàn)槔缈梢匀我獯_定抽頭 13a的大小。
這里，耦合因子是指示通過主饋送帶線傳輸?shù)妮斎牍β手杏卸啻蟛糠?被提供給該陣列元件的因子。亦即，耦合因子=(輸入功率-輸入功率的 透射量-輸入功率的反射量)/輸入功率。因此，在陣列元件處的輻射量 等于輻射功率和進(jìn)入到陣列元件中的入射功率之間的比率。因此，通過控 制耦合因子，可以控制輻射因子。
如圖2中所示，在設(shè)計(jì)陣列元件Ala時(shí)要確定的尺寸M包括輻射 天線元件lla的長度Le和寬度We、抽頭13a的長度Ls和寬度Ws、副 饋送帶線12a第一段的長度Lk和第二段的寬度Wk、輻射天線元件lla 和抽頭13a之間在它們的寬度方向上的間隔Ps、整個(gè)陣列元件Ala的元 件寬度W(-We+Ws+Ps)以及輻射天線元件lla在縱向方向上的中心點(diǎn)15a 和饋送點(diǎn)14a之間的距離d。通過適當(dāng)確定這些尺寸^lfc，可以得到具有 所希望的耦合因子、阻抗、^Jt因子和輻射因子的陣列元件。
連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的其他陣列元件Alb和Alc具有 與圖2所示的陣列元件Ala相同的結(jié)構(gòu)。同樣，連接到主饋送帶線4第 二側(cè)邊緣4b的陣列元件A2a、 A2b和A2c有與圖2所示的陣列元件Ala 相同的結(jié)構(gòu)。然而，陣列元件A2a、 A2b和A2c與主饋送帶線4的連接 角與Ala、 Alb和Alc的連接角不同。亦即，陣列元件A2a、 A2b和A2c 形成為使得它們的副饋送帶線22a、 22b和22c相對于主饋送帶線4傾斜 約-135度的角。
換言之，陣列元件A2a、 A2b及A2c的輻射天線元件21a、 21b及21c 的縱向方向與抽頭23a、 23b及23c的縱向方向全都相對于主饋送帶線4 的縱向方向傾斜約-135度的角。
因此，在本實(shí)施例的微帶陣列天線l中，陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a或第二側(cè)邊緣4b 的輻射天線元件lla、 llb、 llc、 21a、 21b和21c以及抽頭13a、 13b、 13c、 23a、 23b和23c的縱向方向彼此平行。
進(jìn)而，在本實(shí)施例的微帶陣列天線l中，連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件Ala、 Alb、 Alc的輻射天線元件lla、 lib和llc并 不具有相同的寬度。比較靠近輸入端的輻射天線元件具有較小的寬度We。 因此，最靠近輸入端的輻射天線元件lla具有最小的寬度We，而最靠近 終端的輻射天線元件llc則具有最大的寬度We。
上述也適用于連接到主饋送帶線4第二側(cè)邊緣4b的陣列元件A2a、 A2b和A2c的輻射天線元件21a、 21b和21c。
輻射天線元件的寬度取決于它們到主饋送帶線4的連接位置而改變 的原因是J^吏陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的輻射因子 彼此相同。
由于通過主饋送帶線4傳輸?shù)妮斎牍β试诒容^靠近輸入端的位置較 大，所以為了使陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的輻射因 子彼此相同，比較靠近輸入端的輻射天線元件不得不具有較小的寬度We， 以使其耦合因子較小。另一方面，比較遠(yuǎn)離輸入端的輻射天線元件不得不 具有較大的寬度We,以使其耦合因子較大。
盡管在本實(shí)施例中輻射天線元件的寬度被確定以便使陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的輻射因子彼此相同，但是它們可以取決 于微帶陣列天線1所需的規(guī)范和特性而被確定。
這是因?yàn)樵诿總€(gè)輻射天線元件處要達(dá)到的激勵(lì)振幅應(yīng)該取決于微帶 陣列天線1所需的方向性特性而被確定，并且每個(gè)輻射天線元件的寬度 We被確定以實(shí)現(xiàn)所確定的激勵(lì)振幅。
下一步將參考圖3至圖5說明與圖20中所示的傳統(tǒng)微帶陣列天線100 的輻射天線元件的特性對照區(qū)別的圖2中所示的陣列元件Ala的各種特 性。圖3是示出它們的耦合特性的曲線圖，圖4是示出它們的極化特性 的曲線圖，而圖5則是示出它們的反射/透射特性的曲線圖。在圖3至圖5 中，術(shù)語"本發(fā)明結(jié)構(gòu)"是指如圖2中所示的陣列元件Ala連接到主饋 送帶線4的結(jié)構(gòu)，而術(shù)語"傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)"則是指如圖20所示的矩形輻射天 線元件直接連接到主饋送帶線4的結(jié)構(gòu)。
首先參考圖3說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的耦合特性。在圖3中，水 平軸代表整個(gè)陣列元件的元件寬度W(mm)。如在圖3中所見，與傳統(tǒng)結(jié) 構(gòu)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了大的耦合因子。例如，當(dāng)元件寬度W為lmm 時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)顯示出耦合因子為25.54%，而本發(fā)明結(jié)構(gòu)顯示出的耦合因 子為34.5%。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為實(shí)現(xiàn)耦合因子大于30。/。，元件寬度必須大于lmm。 隨著元件寬度增大，除了在輻射天線元件的縱向方向上流過的電流(交叉 極化分量)之外，在與輻射天線元件的縱向方向交叉的方向上流過的電流 (主極化分量)增大，因此交叉極化波的輻射水平提高。所以，當(dāng)考慮交 叉極化波的影響時(shí)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的耦合因子^限在20%的量級。因此難 以提，合因子大于30%的輻射天線元件。
另一方面，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，例如，為了實(shí)現(xiàn)30%的耦合因子，元 件寬度只需大于0.7mm。根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)足夠大的耦合因子 而不會顯著增大交叉;fel化波的輻射水平.
下一步參考圖4說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的極化特性。圖4示出了 當(dāng)元件寬度為lmm時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于主極化波和交叉極化波 中的每一個(gè)的方向性(相對振幅)比較。在圖4中，水平軸代^f目對于主 極化波方向的水平平面角。
如在圖4中所見，對于主核/化波，本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)顯示出相同 的特性。另一方面，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中交叉^/化波的水平總 體上被充分減小。特別地，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，在O度(主射束方向)的交 叉^L化波的水平被顯著地減小。
原因在于在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的輻射天線元件寬度We可以被做得比傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的小，因此，除了沿主極化分量方向流過的電流外，其他電流分 量可以被做得比在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中小。因此，祁^據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)，交叉極化波的 水平可以被顯著降低，使得輻射天線元件的寬度We比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的小， 而同時(shí)對主核/化波實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的特性。
下一步參考圖5說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的反射和透射特性。圖5 示出了當(dāng)元件寬度為lmm時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間對于主極化波和 交叉極化波中的每一個(gè)的反射特性(及JH"系數(shù)Sll)和透射特性(透射 系數(shù)S21)的比較。
如在圖5中所見，總體上，在透射系數(shù)S21方面，本發(fā)明結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這意味著本發(fā)明結(jié)構(gòu)具有較少損耗，所以其效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)高。
另一方面，在工作頻率76.5GHz處，本發(fā)明結(jié)構(gòu)中的反射系數(shù)Sll 的下降比在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中要深得多。在該工作頻率處，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中>^射系 數(shù)Sll下降到-16.1dB，而在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中它下降到低至-50.4dB。
這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)中輻射天線元件直接與主饋送帶線連接，而在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中輻射天線元件通過匹配帶線與主饋送帶線連接。通過匹配帶線 連接輻射天線元件和主饋送帶線使得容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配以減小^Jt。
下一步參考圖6說明與圖20中所示的傳統(tǒng)微帶陣列天線100的水平 方向性對照區(qū)別的圖1中所示的微帶陣列天線1的水平方向性(相對振 幅)。在圖6中，術(shù)語"本發(fā)明結(jié)構(gòu)的陣列天線1"是指圖1中所示的微 帶陣列天線1，并且術(shù)語"傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的陣列天線100"是指圖20中所示的 微帶陣列天線100。
如在圖6中所見，在0度角處的主瓣水平，本發(fā)明結(jié)構(gòu)的微帶陣列天 線1顯示出與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微帶陣列天線100基;M目同的特性，然而，在本 發(fā)明結(jié)構(gòu)的微帶陣列天線l中，側(cè)瓣水平被大大降低。
這是因?yàn)闃?gòu)成微帶陣列天線1的陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c能,確地設(shè)計(jì)和制造以實(shí)現(xiàn)所希望的特性。由于耦合因子 能被精確控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和抑制交叉極化分量，所以微帶陣列天 線1可以實(shí)現(xiàn)高性能和高方向性。
下一步將參考圖7和圖8說明陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b 和A2c的尺寸^與微帶陣列天線1的特性之間的一些關(guān)系。圖7是示 出當(dāng)輻射天線元件lla的長度(下文中簡稱"元件長度Le")變化時(shí)反射 特性(反射系數(shù)S11)的變化的曲線圖。圖8是示出當(dāng)抽頭13a的長度(下 文中簡稱"抽頭長度Ls")變化時(shí)反射特性(反射系數(shù)Sll)的變化的曲 線圖。
如圖7中所示，當(dāng)元件長度Le變化時(shí)，反射系數(shù)S11的特性曲線沿 頻率方向移動，亦即諧振頻率被移動。在本實(shí)施例中，由于工作頻率是 76.5GHz，所以元件長度Le被設(shè)定為1.28mm。如果元件長度Le增大， 則諧振頻率向較高一側(cè)移動，如果Le減小，則諧振頻率向較低一側(cè)移動。
另一方面，當(dāng)抽頭長度Ls變化時(shí)，諧振頻率和反射系數(shù)S11水平二 者都發(fā)生變化。在本實(shí)施例中，由于工作頻率是76.5GHz，所以抽頭長度 Ls被設(shè)定為0.67mm。如果抽頭長度Ls增大，則諧振頻率向較低一側(cè)移 動，而反射系數(shù)S11總體上增大；如果Ls減小，則諧振頻率向較高一側(cè) 移動，而^^射系數(shù)S11總體上增大。
下一步將參考圖9和圖IO說明輻射天線元件的場發(fā)射邊緣線與抽頭 的場發(fā)射邊緣線之間的關(guān)系以及抽頭長度Ls與輻射天線元件特性之間的 關(guān)系(特別地，陣列元件Ala特性的變化取決于抽頭13a的場發(fā)射邊緣線與輻射天線元件lla的場發(fā)射邊緣線之間的關(guān)系)。
如上所述，陣列元件Ala的特性取決于發(fā)射天線元件lla的元件長 度Le和抽頭13a的抽頭長度Ls而變化。如下文中說明的那樣，當(dāng)發(fā)射 天線元件lla的場發(fā)射邊緣線110a和抽頭13a的場發(fā)射邊緣線130a在同 一直線上時(shí)，陣列元件Ala的特性如耦合因子和反射特性變得有利。
圖9和圖10分別是示出當(dāng)抽頭長度Ls變化時(shí)陣列元件Ala的反射 特性和透射特性的變化的曲線圖，其中發(fā)射天線元件Ha的場發(fā)射邊緣線 110a和抽頭13a的場發(fā)射邊緣線130a在同一直線上。在圖9和圖10中， 術(shù)語"抽頭長度Ls最佳值"是指當(dāng)發(fā)射天線元件lla的場發(fā)射邊緣線110a 和抽頭13a的場發(fā)射邊緣線130a在同一直線上時(shí)的抽頭長度Ls。
如在圖9中所見，當(dāng)抽頭長度Ls為最佳值時(shí)，在工作頻率處發(fā)生諧 振，并且反射系數(shù)S11變?yōu)樽钚?。?dāng)抽頭長度Ls從這個(gè)最佳值增大時(shí)， 諧振頻率向較低一側(cè)移動，并且反射系數(shù)Sll總體上增大。當(dāng)抽頭長度 Ls從這個(gè)最佳值減小時(shí)，諧振頻率向較高一側(cè)移動，并且^JW"系數(shù)Sll 總體上增大。
另一方面，如在圖10中所見，雖然在低于工作頻率的頻段中透射特 性(透射系數(shù)S21)有某種程度的變化，但在工作頻率周圍它只有一點(diǎn)點(diǎn) 變化。
上述第一實(shí)施例提供了以下好處。微帶陣列天線1具有這樣的結(jié)構(gòu)， 在所述結(jié)構(gòu)中，每個(gè)輻射天線元件不是直接連接到主饋送帶線4,而是通 過匹配帶線連接到主饋送帶線4。因此，容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配以減小每個(gè)陣 列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的反射因子。
提供匹配帶線使得能夠通過在某種程度上調(diào)節(jié)輻射天線元件lla、 llb、 llc、 21a、 21b和21c的元件長度We和匹配帶線的尺寸(主要是抽 頭長度Ls)來控制每個(gè)陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的 耦合因子。這使得能夠在不增大元件寬度We的情況下通itit當(dāng)設(shè)計(jì)匹配 帶線使每個(gè)陣列元件具有大的耦合因子。這意味著能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的耦合 因子而同時(shí)抑制來自陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c的不 希望的交叉極化分量，并降低在這些陣列元件中的每一個(gè)陣列元件處的反 射。因此，本實(shí)施例的微帶陣列天線1可以具有所希望的方向性和高效率。
在本實(shí)施例中，每個(gè)陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c 在其矩形輻射天線元件的較長一側(cè)的中心和末端之間的預(yù)定位置處與副饋送帶線連接。這使得能夠容易地實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
在本實(shí)施例中，每個(gè)陣列元件Ala、 Alb、 Alc、 A2a、 A2b和A2c 形成為使得輻射天線元件平行于抽頭的縱向方向，從而使輻射天線元件輻 射的電場的方向與抽頭輻射的電場的方向重合。因此，在本實(shí)施例中，由 于來自抽頭的輻射分量(傳統(tǒng)上它是不希望的分量)能被有效地與來自輻 射天線元件的主極化分量一起使用，因此整個(gè)陣列元件的輻射效率可以得 到改善。
在本實(shí)施例中，由于構(gòu)成微帶陣列天線1的陣列元件Ala、Alb、Alc、 A2a、 A2b和A2c配置成使得輻射天線元件lla、 llb、 llc、 21a、 21b和 21c以及抽頭13a、 13b、 13c、 23a、 23b和23c的縱向方向全都平行，因 此微帶陣列天線1具有高輻射能力和高接收靈敏度。
進(jìn)而，由于輻射天線元件lla、 llb、 llc、 21a、 21b和21c以及抽頭 13a、 13b、 13c、 23a、 23b和23c全都相對于主饋送帶線4的縱向方向呈 大約45度(或大約-135度)角，從而可以使微帶陣列天線1具有傾斜約 45度(或約-135度)的極化平面。
第二實(shí)施例
下一步將參考圖11描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微帶陣列天線30。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微帶陣列天線30具有這樣的結(jié)構(gòu)，在所述 結(jié)構(gòu)中，陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b和A4c連接到主饋送帶 線4的任一側(cè)邊緣。連接到主饋送帶線4的陣列元件數(shù)量以及連接間隔與 第一實(shí)施例的情況相同。
作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中最靠近輸入端 的陣列元件的陣列元件A3a包括連接到主饋送帶線4的副饋送帶線32a、 連接到副饋送帶線32a終端的矩形輻射天線元件31a以及連接到副饋送帶 線32a的預(yù)定中間部分的抽頭33a。
同樣地，作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中第二 靠近輸入端的陣列元件的陣列元件A3b包括副饋送帶線32b、矩形輻射天 線元件31b以及抽頭33b。作為連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的陣 列元件中第三靠近輸入端的陣列元件的陣列元件A3c包括副饋送帶線 32c、矩形輻射天線元件31c以及抽頭33c。作為連接到主饋送帶線4第 二側(cè)邊緣4b的陣列元件中最靠近輸入端的陣列元件的陣列元件A4a包括副饋送帶線42a、矩形輻射天線元件41a以及抽頭43a。作為連接到主饋 送帶線4第二側(cè)邊緣4b的陣列元件中第二靠近輸入端的陣列元件的陣列 元件A4b包括副饋送帶線42b、矩形輻射天線元件41b以及抽頭43b。作 為連接到主饋送帶線4第二側(cè)邊緣4b的陣列元件中第三靠近輸入端的陣 列元件的陣列元件A4c包括副饋送帶線42c、矩形輻射天線元件41c以及 抽頭43c。
下一步i兌明陣列元件的結(jié)構(gòu)。由于陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b和A4c具有相同的形狀，所以只參考圖12說明連接到主饋送帶線4 第一側(cè)邊緣4a的陣列元件中最靠近輸入端的陣列元件A3a。
如圖12中所示，陣列元件A3a包括從主饋送帶線4以相對于主饋送 帶線4的縱向方向約卯度的角延伸的直的副饋送帶線32a、連接到副饋 送帶線32a終端的矩形輻射天線元件31a (元件長度等于入g/2 )以及從副 饋送帶線32a的預(yù)定位置以相對于副饋送帶線32a的縱向方向約90度并 平行于主饋送帶線4的方向延伸的抽頭33a。
輻射天線元件31a形成為矩形，其長度Le小于其寬度We。副饋送 帶線32a連接到輻射天線元件31a的較長側(cè)上的饋送點(diǎn)34a。這個(gè)饋送點(diǎn) 34a被設(shè)定在輻射天線元件31a的較長側(cè)的中心部分和一個(gè)末端部分之間 的預(yù)定位置。
輻射天線元件31a布置成4吏得它的縱向方向平行于抽頭33a的縱向方 向。亦即，輻射天線元件31a和抽頭33a二者的縱向方向平行于主饋送帶 線4的縱向方向。因此，如在第一實(shí)施例中的情況那樣，來自抽頭33a 的輻射可以用作有效的輻射分量。
而且，與第一實(shí)施例類似，陣列元件A3a配置成使得作為場發(fā)射邊 緣線310a的輻射天線元件31a的4^廓邊緣之一與抽頭33a的場發(fā)射邊緣 線330a處在同一直線上。
圖13是示出當(dāng)陣列元件A3a的尺寸^it設(shè)計(jì)適當(dāng)時(shí)(例如當(dāng)元件寬 度W為lmm時(shí))本實(shí)施例的微帶陣列天線30的>^射特性Sll和透射特 性S21的曲線圖。
與圖5中所示的第一實(shí)施例的陣列元件特性相比，雖然^^射系數(shù)S11 的極小值是-31.7dB，略低于第一實(shí)施例中的值，但與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，它 顯示出極好的反射特性。至于透射特性，第二實(shí)施例等效于第一實(shí)施例。
連接到主饋送帶線4第一側(cè)邊緣4a的其他陣列元件A3b和A3c以二側(cè)邊緣4b的陣列元件A4a、 A4b和A4c與圖 12中所示的陣列元件A3a具有相同的結(jié)構(gòu)。
亦即，構(gòu)成微帶陣列天線30的陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b 和A4c配置成使得輻射天線元件31a、 31b、 31c、 41a、 41b和41c以及 抽頭33a、 33b、 33c、 43a、 43b和43c的縱向方向全都彼此平行。
下一步將參考圖14至圖16說明陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b和A4c的尺寸^與微帶陣列天線30的特性之間的一些關(guān)系。圖14 是示出當(dāng)圖12所示的輻射天線元件31a的長度Le變化時(shí)>^射特性(反射 系數(shù)Sll)的變化的曲線圖。圖15是示出當(dāng)抽頭33a的長度Ls變化時(shí)反 射特性(反射系數(shù)Sll)的變化的曲線圖。圖16是示出當(dāng)輻射天線元件 31a和抽頭33a之間的間隔Pe變化時(shí)反射特性(>^射系數(shù)Sll)的變化的 曲線圖。
如圖14中所示，當(dāng)元件長度Le變化時(shí)，諧振頻頻和>^射系數(shù)Sll 都發(fā)生變化。在本實(shí)施例中，由于工作頻率是76.5GHz，所以元件長度 Le的最佳值為1.29mm。當(dāng)元件長度Le從這個(gè)最佳值減小時(shí)，諧振頻率 向較低一側(cè)移動，而在諧振頻率處的反射系數(shù)S11增大。然而，當(dāng)元件長 度Le從這個(gè)最佳值增大時(shí)，反射系數(shù)S11在諧振頻率處減小，而諧振頻 率向較高一側(cè)移動。
另一方面，如圖15所示，當(dāng)抽頭長度Ls變化時(shí)，諧振頻率和反射系 數(shù)S11二者都發(fā)生變化。在本實(shí)施例中，工作頻率是76.5GHz,抽頭長度 Ls的最佳值是0.73mm。當(dāng)抽頭長度Ls從這個(gè)最佳值減小時(shí)，諧振頻率 向較高一側(cè)移動，并且反射系數(shù)Sll總體上增大。然而，當(dāng)抽頭長度Ls 從這個(gè)最佳值增大時(shí)，反射系數(shù)S11在諧振頻率處減小，而諧振頻率向較 4氐一側(cè)移動。
如圖16中所示，當(dāng)輻射天線元件31a和抽頭33a之間的間隔Pe變化 時(shí)，雖然諧振頻率幾乎未變，但反射系數(shù)S11的最小值改變。在本實(shí)施例 中，如在圖16中所見，間隔Ps的最佳值是O.lmm，以這一間隔值，反 射系數(shù)Sllb變?yōu)樽钚　?br> 上述第二實(shí)施例提供了以下好處。微帶陣列天線30具有這樣的結(jié)構(gòu)， 在所述結(jié)構(gòu)中，每個(gè)輻射天線元件不是直接連接到主饋送帶線4，而是通 過匹配帶線連接到主饋送帶線4。因此，可以容易地實(shí)現(xiàn)阻抗匹配以減小 每個(gè)陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b和A4c的反射因子。提供匹配帶線使得能夠通過在某種程度上調(diào)節(jié)元件長度Le和匹配帶 線的尺寸(主要是抽頭長度Ls)來控制每個(gè)陣列元件的耦合因子。這使 得能夠在不增大元件寬度We的情況下通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)匹配帶線使每個(gè) 陣列元件具有大的耦合因子。這意味著能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的耦合因子而同時(shí) 抑制不希望的交叉極化分量，并降低從這些陣列元件中的每一個(gè)陣列元件 的反射。
同樣在本實(shí)施例中，每個(gè)陣列元件A3a、 A3b、 A3c、 A4a、 A4b和 A4c形成為使得輻射天線元件的縱向方向平行于抽頭的縱向方向，從而使 輻射天線元件輻射的電場的方向與抽頭輻射的電場的方向重合。因此，同 樣在本實(shí)施例中，由于來自抽頭的輻射分量(傳統(tǒng)上它是不希望的分量) 可以被有效地與來自輻射天線元件的主極化分量一起使用，因此整個(gè)陣列 元件的輻射效率可以得到改善。
其它實(shí)施例
如下所述，當(dāng)然可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
雖然借助分別具有如圖1和圖11所示的結(jié)構(gòu)的第一和第二實(shí)施例描 述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的微帶陣列天線可以具有任何結(jié)構(gòu)，只要它包括 與陣列元件連接的主饋送帶線4，所述陣列元件中的每一個(gè)包括連接到主 饋送帶線4的副饋送帶線、連接到副饋送帶線的矩形輻射天線元件以及連 接到副饋送帶線的抽頭。
例如，本發(fā)明還提供如圖17中所示的微帶陣列天線50。如該圖中所 示，微帶陣列天線50具有這樣的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，主饋送帶線4在 其任一側(cè)邊緣與陣列元件A5a、 A5b、 A5c、 A6a、 A6b以及A6c連接。 連接到主饋送帶線4的陣列元件的數(shù)量和連接間隔與第一實(shí)施例相同。由 于陣列元件A5a、 A5b、 A5c、 A6a、 A6b以及A6c具有^M目同的形狀， 所以這里只說明陣列元件A5a,該陣列元件A5a是連接到主饋送帶線4 第 一側(cè)邊緣4a的陣列元件當(dāng)中最靠近輸入端的一個(gè)。
陣列元件A5a包括從主饋送帶線4以相對于主饋送帶線4的縱向方 向約卯度角延伸的L形副饋送帶線52a、元件寬度Ls等于入g/2并且連 接到副饋送帶線52a的終端的矩形輻射天線元件51a以及從副饋送帶線 52a的彎曲部分在與主饋送帶線4的縱向方向交叉的方向上延伸的抽頭 53a。輻射天線元件51a和抽頭53a的縱向方向彼此平行。具有如圖17所示的結(jié)構(gòu)的微帶陣列天線50同樣能夠抑制不希望的交 叉極化分量并降低來自每個(gè)陣列元件的反射，如同第一和第二實(shí)施例那 樣。
上述實(shí)施例的微帶陣列天線具有這樣的結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，主饋送 帶線4在其兩個(gè)側(cè)邊緣與陣列元件連接。然而，主饋送帶線4可以只在第 一側(cè)邊緣4a和第二側(cè)邊緣4b中之一與陣列元件連接，如圖18A中所示。
進(jìn)而，主饋送帶線4可以在其每一個(gè)側(cè)邊緣只與一個(gè)陣列元件連接， 如圖18B中所示。當(dāng)主饋送帶線4在其兩個(gè)側(cè)邊緣與陣列元件連接時(shí)， 連接到主饋送帶線4 一個(gè)側(cè)邊緣的陣列元件的數(shù)量可以與連接到主饋送 帶線4另一側(cè)邊緣的陣列元件的數(shù)量相同或不同。
連接到主饋送帶線4每一側(cè)邊緣的陣列元件的數(shù)量取決于所希望的 方向性等等而被確定。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，為了實(shí)現(xiàn)高方向性，優(yōu)選的 是主饋送帶線4不是僅在其一個(gè)側(cè)邊緣而是在其兩個(gè)側(cè)邊緣與陣列元件 連接，如下文中參考圖18和圖19說明的那樣。
圖18A示出了單元件天線70，該單元件天線70具有這樣的結(jié)構(gòu)，在 所述結(jié)構(gòu)中，主饋送帶線4只在其一個(gè)側(cè)邊緣與一個(gè)陣列元件連接。圖 18B示出了雙元件陣列天線80，該雙元件陣列天線80具有這樣的結(jié)構(gòu)， 在所述結(jié)構(gòu)中，主饋送帶線4在其兩個(gè)側(cè)邊緣中的每一個(gè)側(cè)邊緣只與一個(gè) 陣列元件連接。
圖19是示出天線70和80的7JC平方向性的曲線圖。如圖19中所示， 雖然天線70和80在主射束方向上的相對振幅(在O度處的振幅)相同， 但在方向性方面，天線80優(yōu)于天線70。如在上面示例的那樣，為實(shí)現(xiàn)高 方向性，優(yōu)選的是主饋送帶線4不是僅在其一個(gè)側(cè)邊緣而是在其兩個(gè)側(cè)邊 緣與陣列元件連接。
由于輻射天線元件的長度和陣列元件連接到主饋送帶線的間隔應(yīng)當(dāng) 取決于與波導(dǎo)波長入g有關(guān)的整個(gè)微帶陣列天線所需的特性而被確定，所 以它們可以是在實(shí)施例中描述的值的n倍(n是大于1的整數(shù))。同樣在 這種情況下，每個(gè)輻射天線元件可以最有效地輻射無線電波。
上文說明的優(yōu)選實(shí)施例是本申請發(fā)明的示例，對本發(fā)明的描述只由所 附的權(quán)利要求給出。應(yīng)當(dāng)理解的是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以對 優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種微帶陣列天線，包括介電基片，在該介電基片的背表面形成有導(dǎo)電的接地板；以及帶狀導(dǎo)體，其形成在所述介電基片的前表面上；所述帶狀導(dǎo)體包括成直線的主饋送帶線和連接到所述主饋送帶線的多個(gè)陣列元件，所述陣列元件沿著所述主饋送帶線的縱向方向以預(yù)定間隔布置在所述主饋送帶線的兩側(cè)中的至少一側(cè)，所述陣列元件中的每一個(gè)包括連接到所述主饋送帶線的副饋送帶線、連接到所述副饋送帶線的終端的矩形輻射天線元件和連接到所述副饋送帶線的抽頭，所述抽頭布置在所述主饋送帶線與所述副饋送帶線之間的連接位置和所述副饋送帶線與所述輻射天線元件之間的連接位置之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件布置 在所述主饋送帶線的兩側(cè)，所述陣列元件中的每一個(gè)連接到所述主饋送帶 線的兩個(gè)側(cè)邊緣中之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線連 接到所述輻射天線元件的較長側(cè)邊緣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線連 接到所述輻射天線元件較長側(cè)邊緣的中心和一個(gè)末端之間的預(yù)定部分，所 述中心和所述一個(gè)末端除外。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形成 為使得從所述抽頭輻射的電場的方向和從所述輻射天線元件輻射的電場 的方向彼此相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形成 為使得所述輻射天線元件的縱向方向和所述抽頭的縱向方向彼此平行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形成 為使得所述輻射天線元件的場發(fā)射邊緣線和所述抽頭的場發(fā)射邊緣線在 同一直線上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其中，所述輻射天線元件 的長度等于傳播通過所述主饋送帶線并1所述輻射天線元件的預(yù)定工作頻率處的無線電波的有效波長的n/2 (n為正整數(shù))倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形成縱向方向傾斜大于0度且小于卯度的角。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線包 括第一線段，所述第一線段在其一個(gè)末端處從所述主饋送帶線的兩個(gè)側(cè) 邊緣中之一延伸；以及第二線段，所述第二線段從所述第一線段的另一個(gè) 末端延伸同時(shí)彎曲成預(yù)定角度，并且所述抽頭從所述第一線段的另 一個(gè)末 端直著延伸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微帶陣列天線，其中，所述輻射天線元件 中的每一個(gè)具有取決于其所需的激勵(lì)振幅的寬度，該寬度被確定以便所述 微帶陣列天線展示所希望的方向性。
12. —種微帶陣列天線，包括介電基片，在該介電基片的背表面形成有導(dǎo)電的接iife^;以及 帶狀導(dǎo)體，其形成在所述介電基片的前表面上；所述帶狀導(dǎo)體包括成直線的主饋送帶線以及布置在所述主饋送帶線 的兩側(cè)中的每一側(cè)的至少 一個(gè)陣列元件，所述陣列元件連接到所述主饋送 帶線，所述陣列元件包括連接到所述主饋送帶線的副饋送帶線、連接到所述頭，所述抽頭布置在所述主饋送帶線與所述副饋送帶線之間的連接位置 和所述副饋送帶線與所述輻射天線元件之間的連接位置之間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線 連接到所述輻射天線元件的較長側(cè)邊緣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線 連接到所述輻射天線元件較長側(cè)邊緣的中心和一個(gè)末端之間的預(yù)定部分， 所述中心和所述一個(gè)末端除外。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形 成為使得從所述抽頭輻射的電場的方向和從所述輻射天線元件輻射的電 場的方向彼此相同。
16.根據(jù)^利要求 所，的。，，陣列天線，，、其:，。，，陣列元件形
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形 在同一直線上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述輻射天線元 件的長度等于傳播通過所述主饋送帶線并進(jìn)入所述輻射天線元件的預(yù)定 工作頻率處的無線電波的有效波長的n/2 (n為正整數(shù))倍。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述陣列元件形述縱向方向傾斜大于0度且小于90度的角。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述副饋送帶線 包括第一線段，所述第一線段在其一個(gè)末端處從所述主饋送帶線的兩個(gè) 側(cè)邊緣中之一延伸；以及第二線段，所述第二線段從所述第一線段的另一 個(gè)末端延伸同時(shí)彎曲成預(yù)定角度，并且所述抽頭從所述第一線段的另 一個(gè) 末端直著延伸。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微帶陣列天線，其中，所述輻射天線元 件中的每一個(gè)具有取決于其所需的激勵(lì)振幅的寬度，該寬度被確定以便所 述微帶陣列天線展示所希望的方向性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微帶陣列天線，該微帶陣列天線包括介電基片，在該介電基片的背表面形成有導(dǎo)電的接地板；以及帶狀導(dǎo)體，其形成在所述介電基片的前表面上。所述帶狀導(dǎo)體包括成直線的主饋送帶線和連接到所述主饋送帶線的多個(gè)陣列元件，所述陣列元件沿著所述主饋送帶線的縱向方向以預(yù)定間隔布置在所述主饋送帶線的兩側(cè)中的至少一側(cè)。所述陣列元件中的每一個(gè)包括連接到所述主饋送帶線的副饋送帶線、連接到所述副饋送帶線的終端的矩形輻射天線元件和連接到所述副饋送帶線的抽頭。所述抽頭布置在所述主饋送帶線與所述輻射天線元件之間。
文檔編號H01Q13/08GK101640316SQ20091016554
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者中林健人, 榊原久二男 申請人:株式會社電裝;國立大學(xué)法人名古屋工業(yè)大學(xué)