平板陣列天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種平板陣列天線，用于10GHz～100GHz的頻率范圍，其特征在于，包括：平板反射器，與平板反射器信號輸出端連接的波導(dǎo)功分器，及與波導(dǎo)功分器信號連接的天線輻射單元；所述平板反射器具有多點平滑過渡的反射側(cè)邊，該反射側(cè)邊位于平板陣列天線的H面內(nèi)，為平板陣列天線H面做幅度加權(quán)分布；所述波導(dǎo)功分器連接在反射側(cè)邊的一端，并位于平板陣列天線的E面內(nèi)，為平板陣列天線E面做等幅分布；所述天線輻射單元包括矩形波導(dǎo)，及與矩形波導(dǎo)正交組裝的介質(zhì)格柵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的平板陣列天線具有損耗低，工藝要求簡單，加工精度要求不高，可制造性好的特點。
【專利說明】平板陣列天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線系統(tǒng)，尤其涉及一種用于移動通訊微波接力回傳(back-haul)系統(tǒng)，同時可用于無線WIFI點對點(point-point link)基站間信號傳輸?shù)钠桨尻嚵刑炀€。
【背景技術(shù)】
[0002]天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無界媒介中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。
[0003]目前世界上常用的天線主要有如下幾種方案，I)微帶線方案，特點是加工簡單，成本低，體積?。坏珦p耗大，帶寬窄是這類天線不可克服的短板，因而不可能在E波段系統(tǒng)中采用。2)基于平板印刷電路的基片集成波導(dǎo)SIW技術(shù)，這類天線的損耗和帶寬性能要比微帶線方案好很多。但損耗和帶寬性能還不能滿足工程系統(tǒng)要求，同時這類天線必須采用多層印刷電路方案以及多層板通孔技術(shù)，使加工成本上升；至今還未在文獻中看到這類技術(shù)成熟可行的樣品。3)多層板波導(dǎo)技術(shù)。仿真的電訊指標可以很好，但加工工藝要求很高，在文獻中看到的實際測量的性能指標，特別是損耗指標較差。
[0004]由此可見，現(xiàn)有的天線都不同時具備可實現(xiàn)的電性能和良好的可制造性。另外，在V波段和E波段也沒有成熟的可借鑒的平板陣列天線設(shè)計技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種損耗低，加工組裝簡單，工作頻帶范圍寬的平板陣列天線。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0007]一種平板陣列天線，用于IOGHz?IOOGHz的頻率范圍，其特征在于，包括:平板反射器，與平板反射器信號輸出端連接的波導(dǎo)功分器，及與波導(dǎo)功分器信號連接的天線輻射單元；
[0008]所述平板反射器具有多點平滑過渡的反射側(cè)邊，該反射側(cè)邊位于平板陣列天線的H面內(nèi)，為平板陣列天線H面做幅度加權(quán)分布；
[0009]所述波導(dǎo)功分器連接在反射側(cè)邊的一端，并位于平板陣列天線的E面內(nèi)，為平板陣列天線E面做等幅分布；
[0010]所述天線輻射單元包括矩形波導(dǎo)，及與矩形波導(dǎo)正交組裝的介質(zhì)格柵。
[0011]作為上述方案的進一步說明，所述波導(dǎo)功分器為波導(dǎo)長寬比不小于30的超模波導(dǎo)功分器。
[0012]作為上述方案的進一步說明，所述天線輻射單元中的矩形波導(dǎo)為金屬棒插入腔體壁進行安裝后形成的空腔結(jié)構(gòu)，該空腔結(jié)構(gòu)的開口呈喇叭狀；所述介質(zhì)格柵正交插在空腔結(jié)構(gòu)的開口上。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的高頻平板陣列天線具有以下有益效果:
[0014]一、天線輻射單元由正交的矩形波導(dǎo)和介質(zhì)格柵形成連柵樹結(jié)構(gòu)，使得天線的損耗很低，在保證天線輻射單元本身增益的同時，也具備很大的工作頻帶寬度。此外，這種連柵樹結(jié)構(gòu)大大降低了加工和組裝的精度要求，非常適合采用塑料成型加金屬鍍層工藝，力口工成本很低，重量很輕。
[0015]二、由于波導(dǎo)功分器為波導(dǎo)長寬比不小于30的超模波導(dǎo)功分器，用于高頻傳輸時，損耗會非常小，有效降低該頻段的微波傳輸損耗，保證天線陣整體的增益。同時，利用波導(dǎo)功分器將I路信號分成多路信號輸出給末端的天線輻射單元，實現(xiàn)了天線陣列E面的等幅分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發(fā)明提供的平板陣列天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2所示為平板反射器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3所示為波導(dǎo)功分器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4所示為天線輻射單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5所示為駐波反射系數(shù)圖；
[0021 ]圖6所示為天線輻射方向圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]1、平板反射器，2、波導(dǎo)功分器，3、天線輻射單元；
[0024]11、反射側(cè)邊；
[0025]31、矩形波導(dǎo)，32、介質(zhì)格柵。
【具體實施方式】
[0026]為方便本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明實質(zhì)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細闡述。
[0027]如圖1所示，一種平板陣列天線，用于IOGHz?IOOGHz的頻率范圍，由平板反射器1，波導(dǎo)功分器2和天線輻射單元3級聯(lián)構(gòu)成。平板陣列天線輸入端口采用WR/15標準波導(dǎo)(3.16X1.88mm2)饋電，輸入端口連接平板反射器I實現(xiàn)H面的幅度分布，平板反射器I后端連接波導(dǎo)功分器2實現(xiàn)功率分配，平板陣列天線終端采用矩形波導(dǎo)加介質(zhì)格柵的天線輻射單元3。與已有的技術(shù)比較，這種形式的天線損耗低，工藝要求簡單，加工精度要求不高，可制造性好，適于采用介質(zhì)材料以達到低成本化的目的，是一種非常好的高頻平板陣列天線解決方案。
[0028]其中，如圖2所示，所述平板反射器I具有多點平滑過渡的反射側(cè)邊11，該反射側(cè)邊11位于平板陣列天線的H面內(nèi)，為平板陣列天線H面做幅度加權(quán)分布。實際制備時，反射側(cè)邊11上各平滑過渡點是考慮了相位補償后確定的，其為波導(dǎo)功分器2的各功分枝節(jié)提供相同相位的波。
[0029]如圖3所示，所述波導(dǎo)功分器2設(shè)置在平板陣列天線E面內(nèi)，其波導(dǎo)長寬比不小于30。采用這種波導(dǎo)功分器的好處是，有效降低該頻段的微波傳輸損耗，保證天線陣整體的增益。同時，由于波導(dǎo)功分器位于平板反射器反射側(cè)邊的后端，信號由反射側(cè)邊反射輸出后，進入波導(dǎo)功分器，將I路信號分成多路信號輸出給末端的天線輻射單元，實現(xiàn)了天線陣列E面的等幅分布。
[0030]如圖4所示，所述天線輻射單元3由矩形波導(dǎo)31和介質(zhì)格柵32組裝在一起成連柵樹結(jié)構(gòu)，所述矩形波導(dǎo)31為金屬棒插入腔體壁進行安裝后形成的空腔結(jié)構(gòu)，該空腔結(jié)構(gòu)的開口呈喇叭狀；所述介質(zhì)格柵32正交插在空腔結(jié)構(gòu)的開口上。天線輻射單元采用連柵樹結(jié)構(gòu)，大大降低了加工和組裝的精度要求，特別適合采用塑料成型加金屬鍍層工藝，加工成本很低，同時重量很輕。
[0031]圖5所示為本實施例制得平板陣列天線的一個駐波反射系數(shù)測試結(jié)果，從圖中可以看出，在50GHz?70GHz的一個工作頻率范圍內(nèi)，駐波反射損耗低于4dB。
[0032]圖6所示為本實施例制得平板陣列天線的輻射方向圖，從圖中可以看出:主瓣寬度不超過80°，且旁瓣抑制比較明顯，整個輻射波方向性好，抗干擾能力強。
[0033]以上【具體實施方式】對本發(fā)明的實質(zhì)進行了詳細說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護范圍進行限制。但凡依照本發(fā)明之實質(zhì)，所做的簡單改進、修飾或等效變換，都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.平板陣列天線，用于IOGHZ?IOOGHz的頻率范圍，其特征在于，包括:平板反射器，與平板反射器信號輸出端連接的波導(dǎo)功分器，及與波導(dǎo)功分器信號連接的天線輻射單元； 所述平板反射器具有多點平滑過渡的反射側(cè)邊，該反射側(cè)邊位于平板陣列天線的H面內(nèi)，為平板陣列天線H面做幅度加權(quán)分布； 所述波導(dǎo)功分器連接在反射側(cè)邊的一端，并位于平板陣列天線的E面內(nèi)，為平板陣列天線E面做等幅分布； 所述天線輻射單元包括矩形波導(dǎo)，及與矩形波導(dǎo)正交組裝的介質(zhì)格柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板陣列天線，其特征在于，所述波導(dǎo)功分器為波導(dǎo)長寬比不小于30的超模波導(dǎo)功分器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板陣列天線，其特征在于，所述天線輻射單元中的矩形波導(dǎo)為金屬棒插入腔體壁進行安裝后形成的空腔結(jié)構(gòu)，該空腔結(jié)構(gòu)的開口呈喇叭狀；所述介質(zhì)格柵正交插在空腔結(jié)構(gòu)的開口上。
【文檔編號】H01P5/12GK103956586SQ201410186001
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】陳志興, 楊華, 云宇, 楊堅 申請人:廣東盛路通信科技股份有限公司