本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面半球形布置天線陣列及其布置方法。

背景技術(shù)：

天線作為一種用來發(fā)射或接收無線電波的部件，在無線通信系統(tǒng)中起到了舉足輕重的作用，是無線通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。隨著高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達(dá)、無線通信系統(tǒng)，尤其是全球3G和4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)天線的要求也越來越高。一方面，需要使天線能夠?qū)ξ⑷跣盘?hào)敏感，接收很遠(yuǎn)很弱的信號(hào)，發(fā)射微弱的信號(hào)到很遠(yuǎn)的距離。同時(shí)又希望天線覆蓋面積大，甚至要求360°無死角。正是由于這樣的需求，各類天線陣列被提出并得到蓬勃發(fā)展。

天線陣列品種樣式繁多，但是主要的共同點(diǎn)就是組合復(fù)雜，擺陣的陣勢(shì)要求嚴(yán)格，阻抗鏈接也是要求精準(zhǔn)。大部分天線陣列是增加整體的增益，但是其方向性受傷嚴(yán)重。因此天線陣列在很多區(qū)域都是不得已而用之。而一般的單個(gè)天線，款式雖然多樣，但是能效總是有限的。要么其增益很小，其收發(fā)能力都是很有限度的；要么是方向性很窄，輻射覆蓋范圍很小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種平面半球形布置天線陣列及其布置方法，保留了原有的高增益的同時(shí)大大地?cái)U(kuò)大了原單元天線的方向性。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種平面半球形布置天線陣列，包括基板和所述基板上設(shè)置的多個(gè)分別獨(dú)立饋電、相同的單元天線，多個(gè)單元天線包括中心天線和均勻設(shè)置在以所述中心天線為圓心、平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)的1/4為半徑的圓上的6個(gè)主擴(kuò)展天線；所述中心天線垂直于所述基板，所述主擴(kuò)展天線呈輻射狀排布且與所述基板之間的夾角可調(diào)。

作為其中一種實(shí)施方式，所述單元天線為高增益棒狀天線。

作為其中一種實(shí)施方式，所述單元天線為彈簧型金屬天線。

作為其中一種實(shí)施方式，所述單元天線為陶瓷介質(zhì)棒狀天線。

作為其中一種實(shí)施方式，多個(gè)單元天線還包括設(shè)于所述主擴(kuò)展天線外圍的至少一層副擴(kuò)展天線；每層所述副擴(kuò)展天線為6個(gè)，均勻設(shè)置在以所述中心天線為圓心的圓上，且所在圓的半徑相比內(nèi)側(cè)的單元天線所在圓的半徑尺寸遞增所述平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)的1/4；自中心向所述基板邊緣的方向，所述主擴(kuò)展天線、所述副擴(kuò)展天線與所述基板之間的夾角依次減小，且所述主擴(kuò)展天線、所述副擴(kuò)展天線將所述中心天線與所述基板之間的夾角均分。

作為其中一種實(shí)施方式，每個(gè)所述副擴(kuò)展天線分別在所述中心天線和一個(gè)所述主擴(kuò)展天線的連線上。

作為其中一種實(shí)施方式，在所述副擴(kuò)展天線所在圓上，每相鄰的兩個(gè)所述副擴(kuò)展天線的中部還設(shè)有一個(gè)附加天線。

本發(fā)明還公開了一種上述的平面半球形布置天線陣列的布置方法，包括：

提供一基板；

在所述基板上布置中心天線；

在所述基板上以中心天線為圓心、平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)的1/4為半徑布置主擴(kuò)展天線；

調(diào)節(jié)主擴(kuò)展天線的傾斜角度。

作為其中一種實(shí)施方式，所述的平面半球形布置天線陣列的布置方法還包括在所述主擴(kuò)展天線的外圍布置副擴(kuò)展天線，并相應(yīng)調(diào)節(jié)所述主擴(kuò)展天線、所述副擴(kuò)展天線的傾斜角度。

作為其中一種實(shí)施方式，所述的平面半球形布置天線陣列的布置方法還包括在所述副擴(kuò)展天線所在圓周上布置附加天線，使所述副擴(kuò)展天線、所述附加天線均勻、交替地分布在同一個(gè)圓上。

本發(fā)明通過在基板上按預(yù)定的陣列方式組成天線陣列，每個(gè)單元天線獨(dú)立饋電，饋電之后通過后端電路再做匹配整合，降低天線間的阻抗匹配難度和精準(zhǔn)度，保證了天線陣列高增益的同時(shí)增大了方向性；另外，還可根據(jù)實(shí)際要求增減單元天線的數(shù)目以達(dá)到通信需求，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種平面半球形布置天線陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的平面半球形布置天線陣列未調(diào)整角度時(shí)的輻射方向示意圖。

圖3為圖1的平面半球形布置天線陣列調(diào)整角度后的輻射方向示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的另一種平面半球形布置天線陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的平面半球形布置天線陣列調(diào)整角度后的輻射方向示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的又一種平面半球形布置天線陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的平面半球形布置天線陣列包括基板10和基板10上設(shè)置的多個(gè)分別獨(dú)立饋電、相同的單元天線，多個(gè)單元天線包括中心天線21和均勻設(shè)置在以中心天線21為圓心、平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)L的1/4(即L/4)為半徑的圓上的6個(gè)主擴(kuò)展天線22；中心天線21垂直于基板10，主擴(kuò)展天線22呈輻射狀排布且與基板10之間的夾角可調(diào)。其中，該基板10為安裝基板或者電路板基板。

圖1～圖3的實(shí)施方式中，主擴(kuò)展天線22與基板10之間呈45°夾角，此種布置方式的天線適用于不要求較高的輻射方向性或面積較小的天線。

如圖2和圖3所示，中部的中心天線21垂直于基板10，外圍的主擴(kuò)展天線22呈輻射狀排布并與基板10之間呈45°夾角。這里，6個(gè)主擴(kuò)展天線22以中心天線21為圓心排列在其周圍，每相鄰的3個(gè)單元天線間構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，各個(gè)單元天線間的距離均是L/4。

由于每個(gè)單元天線獨(dú)立饋電，饋電之后通過后端電路再做匹配整合，降低天線間的阻抗匹配難度和精準(zhǔn)度，保證了天線陣列高增益的同時(shí)增大了方向性。其中每個(gè)單元天線結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同，為高增益棒狀天線、彈簧型金屬天線、陶瓷介質(zhì)棒狀天線等增益高而方向性強(qiáng)的天線。組合后的單元天線性能基本不會(huì)改變，組合后相當(dāng)于若干個(gè)天線的增益不變而方向性水平疊加的效果。為方便理解，本實(shí)施例優(yōu)選高增益棒狀天線為例進(jìn)行說明。

如圖4所示，本實(shí)施例的平面半球形布置天線陣列可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)方向性要求變高，可以擴(kuò)展單元天線的數(shù)量。具體是，主擴(kuò)展天線22外圍還可以增加至少一層副擴(kuò)展天線23。本實(shí)施例中，優(yōu)選每層副擴(kuò)展天線23為6個(gè)，均勻設(shè)置在以中心天線21為圓心的圓上，且所在圓的半徑相比內(nèi)側(cè)的單元天線所在圓的半徑尺寸遞增平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)的1/4；自中心向基板10邊緣的方向，主擴(kuò)展天線22、副擴(kuò)展天線23與基板10之間的夾角依次減小，且主擴(kuò)展天線22、副擴(kuò)展天線23將中心天線21與基板10之間的夾角均分。

作為其中一種實(shí)施方式，每個(gè)副擴(kuò)展天線23分別在中心天線21和一個(gè)主擴(kuò)展天線22的連線上，即每個(gè)副擴(kuò)展天線23分別與中心天線21和一個(gè)主擴(kuò)展天線22共線，每個(gè)主擴(kuò)展天線22外圍L/4處分別對(duì)應(yīng)一個(gè)副擴(kuò)展天線23。相鄰的兩個(gè)副擴(kuò)展天線23之間的距離為L(zhǎng)/2。結(jié)合圖5所示，從圖中可以看出其輻射方向圖明顯增加至近似半球形，本實(shí)施例的單元天線的數(shù)量增加后，陣列的方向圖變得更加圓滑而增益基本不受影響。

更進(jìn)一步地，當(dāng)上述方式一級(jí)擴(kuò)展后，方向性仍可增加6個(gè)天線單元繼續(xù)填補(bǔ)。如圖6所示，作為其中一種實(shí)施方式，本實(shí)施例還在副擴(kuò)展天線23所在圓上，每相鄰的兩個(gè)副擴(kuò)展天線23的中部還設(shè)有一個(gè)附加天線24，以增強(qiáng)相應(yīng)部分的輻射方向性。可以理解的是，在更外圍的副擴(kuò)展天線23層，每層副擴(kuò)展天線23還可按此方式增加相應(yīng)的附加天線24，以實(shí)現(xiàn)更好的效果。

本發(fā)明還公開了一種上述的平面半球形布置天線陣列的布置方法，包括：

提供一基板10；

在基板10上布置中心天線21；

在基板10上以中心天線21為圓心、平面半球形布置天線陣列的工作頻率波長(zhǎng)的1/4為半徑布置主擴(kuò)展天線22；

調(diào)節(jié)主擴(kuò)展天線22的傾斜角度。

為優(yōu)化方向性，還可在主擴(kuò)展天線22的外圍布置副擴(kuò)展天線23，并相應(yīng)調(diào)節(jié)主擴(kuò)展天線22、副擴(kuò)展天線23的傾斜角度。

為更進(jìn)一步地優(yōu)化方向性，還可以在副擴(kuò)展天線23所在圓周上布置附加天線24，使副擴(kuò)展天線23、附加天線24均勻、交替地分布在同一個(gè)圓上。

本發(fā)明通過合理地安排天線的排列結(jié)構(gòu)方式，并設(shè)置好各個(gè)相鄰單元天線間的間距以及各個(gè)單元天線間的角度，實(shí)現(xiàn)了單元天線的自由組合，只需根據(jù)需要增減天線陣圓環(huán)的數(shù)目以達(dá)到擴(kuò)展方向性的需要，無需復(fù)雜的阻抗匹配電路且各個(gè)單元天線間的相互影響可忽略?；诒景l(fā)明的通信裝置，已在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下使用2.4GHz，3dBi陶瓷天線等進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試證明，該裝置通信穩(wěn)定，效果非常好。

本發(fā)明通過在基板上按預(yù)定的陣列方式組成天線陣列，每個(gè)單元天線獨(dú)立饋電，饋電之后通過后端電路再做匹配整合，降低天線間的阻抗匹配難度和精準(zhǔn)度，保證了天線陣列高增益的同時(shí)增大了方向性；另外，還可根據(jù)實(shí)際要求增減單元天線的數(shù)目以達(dá)到通信需求，實(shí)用性強(qiáng)。

以上所述僅是本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯拢€可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。