新型相控陣天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型相控陣天線，包括設(shè)置于PCB板上天線輻射部件和移相饋電網(wǎng)絡(luò)，輻射部件陣列式設(shè)置于PCB板的上表面，移相饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于PCB板的中間層，移相饋電網(wǎng)絡(luò)采用液晶作為壓控移相材料，每一行或每一列陣列式輻射部件通過微帶線連接，每一行或每一列微帶線之間設(shè)有移相芯片，移相饋電網(wǎng)絡(luò)的液晶區(qū)域均勻且對稱地設(shè)置于輻射部件的陣列中。本發(fā)明采用液晶移相達到移相的效果，把液晶制作在疊層的電路板中，制作方便，可以實現(xiàn)波束掃描，這樣就可以通過單個射頻鏈路實現(xiàn)定位問題，使得系統(tǒng)部署大大簡化，成本降低；液晶移相和移相器芯片相結(jié)合實現(xiàn)波束的二維掃描，減少傳統(tǒng)的大量的移相器網(wǎng)絡(luò)，提高設(shè)備運行過程中的可靠性。
【專利說明】新型相控陣天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，尤其涉及一種使用新材料的相控陣天線。

【背景技術(shù)】
[0002]￡10自由流屬于公路監(jiān)控管理領(lǐng)域，應(yīng)用頻段為5800冊12，應(yīng)用場景為市內(nèi)道路，閱讀器架設(shè)在道路的龍門架上，與汽車的車載單元進行通信，可以監(jiān)控車輛，通過通信知道車輛的位置信息，能夠?qū)囕v的違規(guī)問題進行監(jiān)控管理。由于實際的車道比較窄，只有3.4米，如果想準(zhǔn)確的知道車輛的位置信息，就需要把定位精度控制在一個很小的范圍內(nèi)，因此如何能夠精準(zhǔn)的定位就成為該系統(tǒng)中最重要的問題，而精準(zhǔn)定位的前提是如何設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低的天線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低的相控陣天線。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種新型相控陣天線，包括天線輻射部件和移相饋電網(wǎng)絡(luò)，所述天線輻射部件和所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)均設(shè)置于？⑶板上，所述天線輻射部件陣列式設(shè)置于1^8板的上表面，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于板的中間層，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)采用液晶作為壓控移相材料，所述陣列式設(shè)置的天線輻射部件每一行或每一列通過微帶線連接，每一行或每一列微帶線之間通過微帶線連接有移相芯片，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)的液晶區(qū)域均勻且對稱地設(shè)置于天線輻射部件的陣列中。
[0005]所述板的下表面為天線地層。
[0006]所述天線輻射部件陣列每行和/或每列為偶數(shù)個天線輻射部件。采用偶數(shù)個輻射部件，對天線波束賦性有好處。
[0007]所述液晶區(qū)域以所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線為中心向兩側(cè)均勻分布。對稱布局，方便加工。
[0008]所述移相芯片設(shè)于所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線上。這種結(jié)構(gòu)需要的移相器件最少。
[0009]各所述天線輻射部件之間的距離滿足各天線輻射部件之間不存在干擾。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:1、本發(fā)明采用液晶移相的方式達到移相的效果，可以把液晶制作在疊層的電路板中，制作方便，從而可以實現(xiàn)波束掃描，這樣就可以通過單個射頻鏈路實現(xiàn)定位問題，使得系統(tǒng)部署大大簡化，成本降低。2、本發(fā)明采用液晶移相和移相器芯片相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了波束的二維掃描，并且整個天線的布局比較合理，能夠減少傳統(tǒng)的大量的移相器網(wǎng)絡(luò)，提高了設(shè)備運行過程中的可靠性。3、這種形式提供了一種嶄新的解決￡1(:自由流定位問題和擴大覆蓋范圍的方法，其定位精度高，并且只需要單設(shè)備就可以工作，構(gòu)造簡單，成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明應(yīng)用于￡1(:天線系統(tǒng)的原理框圖；
[0013]圖中:1輻射部件2液晶3移相芯片4？08板。

【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)根據(jù)附圖對本發(fā)明進行較詳細的說明，如圖1所示，一種新型相控陣天線，包括天線輻射部件和移相饋電網(wǎng)絡(luò)，所述天線輻射部件和所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)均設(shè)置于？⑶板上，所述天線輻射部件陣列式設(shè)置于？⑶板的上表面，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于？⑶板的中間層，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)采用液晶作為壓控移相材料，所述陣列式設(shè)置的天線輻射部件每一行或每一列通過微帶線連接，每一行或每一列微帶線之間通過微帶線連接有移相芯片，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)的液晶區(qū)域均勻且對稱地設(shè)置于天線輻射部件的陣列中。
[0015]所述板的下表面為天線地層。
[0016]所述天線輻射部件陣列每行和/或每列為偶數(shù)個(本實施例為6個)天線輻射部件。
[0017]所述液晶區(qū)域以所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線為中心向兩側(cè)均勻分布。
[0018]所述移相芯片設(shè)于所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線上。
[0019]本發(fā)明的天線輻射部件，由于該不停車收費系統(tǒng)工作頻率較高，并且設(shè)備安裝的厚度比較小，我們采用的是微帶線連接的形式，采用的是國外進口板材。從圖中可以看出每個天線輻射部件是完全一樣的。天線端口采用3嫩連接器，通過射頻線纜與射頻電路板的射頻通道相連接。這種2扣天線系統(tǒng)只是我們的一種應(yīng)用方式，本專利申請的方法可以采用多種其它的形式。天線輻射部件的個數(shù)也可以根據(jù)實際定位的要求來調(diào)整。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)比較簡單，液晶作為壓控材料直接嵌入到疊層的中，通過控制該液晶材料的電壓，從而改變了相位變化的效果，從而達到了移相的效果。采用了這種方式后可以避免使用更多的移相器，能夠大大的降低成本。
[0021]應(yīng)用本天線組成2扣天線系統(tǒng)的工作原理:
[0022]如圖2所示，2X0相控陣天線系統(tǒng)主要包括天線部分(包括移相網(wǎng)絡(luò))、射頻收發(fā)電路和數(shù)字處理部分。本方案的移相網(wǎng)絡(luò)采用了新材料(液晶)制作的移相器，能夠大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。該移相器通過采用液晶作為壓控移相材料，當(dāng)信號通過液晶區(qū)域后，會產(chǎn)生相位的偏轉(zhuǎn)。該種液晶移相器適合和板制作在一起，做成層壓結(jié)構(gòu)，便于給陣列天線饋電，這樣可以制作成比較簡單的相控陣網(wǎng)絡(luò)，可以通過控制電壓來改變液晶移相器的相位，從而可以達到波束掃描的目的。當(dāng)波束能夠掃描時，可以調(diào)整波束的覆蓋范圍，也可以通過比較多個方向的波束知道最終的來波信號方向，從而可以達到相控陣天線的目的。該種方式的天線需要的收發(fā)鏈路比較簡單，只需要一條收發(fā)鏈路，信號處理部分主要采用？?以處理，信號處理及時準(zhǔn)確。為了達到波束掃描的精度，可以通過以下幾個方面來有效的控制保證了系統(tǒng)的精度。
[0023]在天線設(shè)計環(huán)節(jié)采用了多個天線輻射部件，并且通過設(shè)置天線輻射部件的距離保證了天線輻射部件之間的互耦非常小，從而不存在輻射部件間相互干擾，從而能夠在天線輻射部件間得到準(zhǔn)確的射頻相位差。
[0024]天線接收部分是完全一樣的天線輻射部件，這些輻射部件單獨的性能指標(biāo)是完全一樣的，工作頻段也是一樣的，天線輻射部件間距比較近，可以安裝在一塊天線板板)上，它的主要作用是每個天線輻射部件都能夠接收到射頻信號，由于天線輻射部件保持一定的距離，因此每個天線輻射部件接收到的信號都是幅度相同但相位不同的。天線輻射部件和移相饋電網(wǎng)絡(luò)制作在一塊電路板上，移相饋電網(wǎng)絡(luò)采用液晶移相的方式(如圖1),液晶作為壓控材料直接嵌入到疊層的？(?中，通過控制該液晶材料的電壓，從而改變了相位變化的效果，從而達到了移相的效果。采用了這種方式后可以避免使用更多的移相器，能夠大大的降低成本。比數(shù)字域的移相能夠減少很多射頻通路，也能夠降低成本。將液晶的移相和傳統(tǒng)的移相器芯片相結(jié)合(本天線既包括液晶移相也包括移相芯片產(chǎn)生的移相)就可以制作成2維的波束掃描的天線，這樣射頻鏈路只需要一條射頻鏈路，能夠大大降低成本。
[0025]射頻鏈路中的射頻接收電路主要是將天線接收到的信號經(jīng)過下變頻變成中頻信號，然后再經(jīng)過中頻放大電路和仙采樣主要就是為了把信號放大些，然后仙采樣以后再送到邏輯芯片(數(shù)字處理部分的？?以芯片)中，就可以進行后續(xù)的信號處理。
[0026]射頻鏈路中的射頻發(fā)射電路主要是將邏輯芯片輸出的數(shù)字信號經(jīng)過0八轉(zhuǎn)換變成模擬信號，再經(jīng)過中頻放大和上變頻后變成射頻信號，然后通過天線輻射出去。
[0027]數(shù)字處理部分主要是負(fù)責(zé)接收到信號的處理，并且控制波束的掃描狀態(tài)，可以通過控制電壓來改變液晶移相器的相位，從而可以達到波束掃描的目的。當(dāng)波束能夠掃描時，可以調(diào)整波束的覆蓋范圍，通過比較多個方向的波束知道最終的來波信號方向。
[0028]以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型相控陣天線，其特征在于:包括天線輻射部件和移相饋電網(wǎng)絡(luò)，所述天線輻射部件和所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)均設(shè)置于PCB板上，所述天線輻射部件陣列式設(shè)置于PCB板的上表面，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置于PCB板的中間層，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)采用液晶作為壓控移相材料，所述陣列式設(shè)置的天線輻射部件每一行或每一列通過微帶線連接，每一行或每一列微帶線之間通過微帶線連接有移相芯片，所述移相饋電網(wǎng)絡(luò)的液晶區(qū)域均勻且對稱地設(shè)置于天線輻射部件的陣列中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型相控陣天線，其特征在于:所述PCB板的下表面為天線地層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型相控陣天線，其特征在于:所述天線輻射部件陣列每行和/或每列為偶數(shù)個天線輻射部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型相控陣天線，其特征在于:所述液晶區(qū)域以所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線為中心向兩側(cè)均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型相控陣天線，其特征在于:所述移相芯片設(shè)于所述偶數(shù)個天線輻射部件的中分線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的新型相控陣天線，其特征在于:各所述天線輻射部件之間的距離滿足各天線輻射部件之間不存在干擾。
【文檔編號】H01Q21/00GK104409855SQ201410763171
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】馮春楠 申請人:天津中興智聯(lián)科技有限公司