一種半寬度微帶貼片天線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半寬度微帶貼片天線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]為了獲得天線陣邊射方向高增益波束，微帶貼片天線陣列是一種常用的實現(xiàn)方法。饋電方式是實現(xiàn)微帶貼片天線陣的關(guān)鍵，一維貼片天線陣列可以通過串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電的方式饋電，二維貼片天線陣可以通過串饋、并饋和串并聯(lián)混合饋電的方式饋電。其中，串聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)傳輸線長度短，體積小，損耗小，缺點是帶寬較窄；并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)體積大，損耗大，優(yōu)點是帶寬較寬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種半寬度微帶貼片天線陣列，采取半寬度微帶貼片天線單元直接互相連接的方式，一方面，無需饋電網(wǎng)絡(luò)就可以獲得一維和二維微帶貼片天線陣列，不存在饋電網(wǎng)絡(luò)引入的損耗；另一方面，本發(fā)明所實現(xiàn)的天線結(jié)構(gòu)簡單，只需利用金屬片就可制作，加工簡單，成本低廉，且很容易擴展成為更大規(guī)模的天線陣。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種半寬度微帶貼片天線陣列，包括:
[0006]地板2，其上有用來饋電的圓孔21 ;
[0007]金屬片天線一 1，由在X方向順次交錯連接的若干片L型金屬結(jié)構(gòu)11和兩片分別位于首尾兩端的YZ平面內(nèi)的豎直短路金屬片一 14構(gòu)成；
[0008]金屬片天線一 I設(shè)置于地板2上，構(gòu)成可在邊射方向得到高增益扇形波束的一維半寬度微帶貼片天線陣。
[0009]所述一維半寬度微帶貼片天線陣采用同軸線饋電，同軸線內(nèi)導(dǎo)體沿Z方向通過圓孔21與金屬片天線一 I焊接，外導(dǎo)體焊接于地板2上，或者，所述一維半寬度微帶貼片天線陣采用槽耦合饋電或微帶線側(cè)饋。
[0010]所述金屬片天線一 I位于地板2的中心區(qū)域，所述圓孔21位于地板2在X方向的中心線上，并且沿該中心線有偏移。
[0011]一種半寬度微帶貼片天線陣列的另一種形式，包括:
[0012]介質(zhì)基片4，用于提供天線陣列的地板和饋電網(wǎng)絡(luò)；
[0013]金屬片天線二3，由若干條金屬片天線一 I在Y向鏡像相接構(gòu)成，其中，所述金屬片天線一 I由在X方向順次交錯連接的若干片L型金屬結(jié)構(gòu)11和兩片分別位于首尾兩端的YZ平面內(nèi)的豎直短路金屬片一 14構(gòu)成；
[0014]金屬片天線二 3設(shè)置于介質(zhì)基片4上，構(gòu)成可在邊射方向得到高增益針狀波束的二維半寬度微帶貼片天線陣。
[0015]所述二維半寬度微帶貼片天線陣采用槽耦合饋電，介質(zhì)基片4上有金屬過孔41，用于給饋電微帶線43末端做短路；介質(zhì)基片4的上層是金屬地板42，其上蝕刻有用于耦合能量的H型槽421且H型槽421位于金屬地板42的中心區(qū)域；介質(zhì)基片4的下層是饋電微帶線43，由兩段不同長度和寬度的微帶線一 431和微帶線二 432構(gòu)成，其中微帶線一 431垂直跨過H型槽421的中心且微帶線一 431末端短路，微帶線二 432的寬度大于微帶線一 431的寬度。
[0016]所述二維半寬度微帶貼片天線陣也可采用同軸線饋電或微帶線側(cè)饋。
[0017]所述金屬片天線一 I共有四條，所述L型金屬結(jié)構(gòu)11共有五個。
[0018]所述L型金屬結(jié)構(gòu)11由XY面內(nèi)的金屬片一 12和XZ面內(nèi)的豎直短路金屬片二 13連接構(gòu)成，所述交錯連接是指一個L型金屬結(jié)構(gòu)11中的金屬片一 12上連接豎直短路金屬片二 13 —邊的相對邊在X方向與相鄰的L型金屬結(jié)構(gòu)11中的金屬片一 12上連接豎直短路金屬片二 13 —邊的相對邊連接，且兩豎直短路金屬片二 13關(guān)于連接點旋轉(zhuǎn)對稱。
[0019]所述金屬片天線二 3位于介質(zhì)基片4的中心區(qū)域，由XY面內(nèi)的金屬片二 31、XZ面內(nèi)的六條豎直金屬片一 32、YZ面內(nèi)的各自位于X向首尾兩端的共六條豎直金屬片二 33和YZ面內(nèi)的豎直短路金屬片三34構(gòu)成，其中:
[0020]金屬片二 31由四條金屬片天線一 I在XY面內(nèi)的部分在Y向鏡像相接而成，豎直短路金屬片二 13作為相應(yīng)的豎直金屬片一 32，豎直短路金屬片一 14作為相應(yīng)的豎直金屬片二 33，豎直短路金屬片三34替代四條金屬片天線一 I相接時在XZ面內(nèi)的重合部分。
[0021]本發(fā)明一維和二維半寬度微帶貼片天線陣，均可以產(chǎn)生邊射方向(+Z)的波束。一維半寬度微帶貼片天線陣可以產(chǎn)生扇形波束，二維半寬度微帶貼片天線陣可以產(chǎn)生針狀波束。本發(fā)明提供了一種簡單的方法來獲得邊射方向波束，與現(xiàn)有技術(shù)相比，最大的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，無需饋電網(wǎng)絡(luò)，損耗小，易于加工，成本低廉并且易于擴展成為更大規(guī)模的陣列從而獲得高增益波束。
【附圖說明】
[0022]圖1(a)為本發(fā)明一維半寬度微帶貼片天線陣結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(b)為本發(fā)明二維半寬度微帶貼片天線陣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2(a)為本發(fā)明的一個實施例中一維半寬度微帶貼片天線陣的頂視圖和側(cè)視圖以及詳細(xì)尺寸；圖2(b)為本發(fā)明的一個實施例中二維半寬度微帶貼片天線陣的頂視圖和側(cè)視圖以及詳細(xì)尺寸，圖(b)中的虛線框為地板上的H型槽和末端微帶線的放大圖。該具體實施例為工作于8.5GHz的半寬度微帶貼片天線陣。
[0024]圖3(a)為本發(fā)明具體實施例下的一維半寬度微帶貼片天線陣的反射系數(shù)示意圖；圖3(b)為本發(fā)明具體實施例下的一維半寬度微帶貼片天線陣在8.5GHz時兩個主平面內(nèi)(XZ和YZ面)的遠(yuǎn)場方向圖。
[0025]圖4(a)為本發(fā)明具體實施例下的二維半寬度微帶貼片天線陣的反射系數(shù)示意圖；圖4(b)為本發(fā)明具體實施例下的二維半寬度微帶貼片天線陣在8.5GHz時兩個主平面內(nèi)(XZ和YZ面)的遠(yuǎn)場方向圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0027]本發(fā)明涉及一種簡單結(jié)構(gòu)的一維和二維半寬度微帶貼片天線陣，它具有結(jié)構(gòu)簡單，無需饋電網(wǎng)絡(luò)，損耗小，加工方便，成本低廉和易于擴展成更大規(guī)模的陣列等特點。本發(fā)明的原理是:
[0028]假設(shè)邊射方向為Z方向，一維半寬度微帶貼片天線陣可看做半寬度微帶貼片天線單元沿X方向交錯連接構(gòu)成，每個單元的有效輻射口面為X方向的開路邊，等效為一個磁流；所有單元相互連接以后，構(gòu)成沿X方向的若干個磁流，從而在XZ面內(nèi)壓縮波束得到針狀尖銳波束，在YZ面內(nèi)得到扇形寬波束。二維半寬度微帶貼片天線陣是把一維半寬度微帶貼片天線陣沿Y方向鏡像連接擴展而成，從而在兩個主平面內(nèi)都得到了針狀尖銳波束，獲得高增益波束。
[0029]根據(jù)設(shè)計示意，分別給出一個工作于8.5GHz的一維和二維半寬度微帶貼片天線陣的具體實施例，下面結(jié)合附圖予以說明:
[0030]參閱圖1(a)，一維半寬度微帶貼片天線陣包括一片金屬片天線一 I和地板2，金屬片天線一 I位于地板2的中心區(qū)域。本實施例中，金屬片天線一 I由X方向順次交錯連接的五片L型金屬結(jié)構(gòu)11和兩片位于首尾兩端的YZ面內(nèi)的豎直短路金屬片一 14構(gòu)成；其中，L型金屬結(jié)構(gòu)11又由XY面內(nèi)的金屬片一 12和XZ面內(nèi)的豎直短路金屬片二 13構(gòu)成。地板2上有用來饋電的圓孔21，圓孔21位于地板2在X方向的中心線上，并且沿該中心線有一定的偏移。該一維半寬度微帶貼片天線陣采用50歐姆標(biāo)準(zhǔn)同軸線饋電，同軸線內(nèi)導(dǎo)體沿Z方向通過圓孔21與金屬片天線一 I相焊接，外導(dǎo)體焊接于地板2上。
[0031]參閱圖1(b)，二維半寬度微帶貼片天線陣由四條一維半寬度微帶貼片天線陣鏡像相接構(gòu)成。二維半寬度微帶貼片天線陣由金屬片天線二 3和介質(zhì)基片4構(gòu)成，金屬片天線二 3位于介質(zhì)基片4的中心區(qū)域。本實施例中，金屬片天線二 3由XY面內(nèi)的金屬片二 31、XZ面內(nèi)的六條豎直金屬片一 32、YZ面內(nèi)的各自位于首尾兩端的共六條豎直金屬片二 33和YZ面內(nèi)的豎直短路金屬片三34構(gòu)成；其中金屬片二 31由四條一維金屬片天線一 I在XY面內(nèi)的部分鏡像相接而成，豎直金屬片一 32即金屬片天線一 I在XZ面內(nèi)的豎直短路金屬片二 13，豎直金屬片二 33即金屬片天線一 I在YZ面內(nèi)的豎直短路金屬片一 14，YZ面內(nèi)的豎直短路金屬片三34用來替代四條一維金屬片天線一 I相接時在XZ面內(nèi)的重合部分(為了便于加工)。介質(zhì)基片4，其上有金屬過孔41，用于給饋電微帶線