CN105337037B - 双极化缝隙阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极化缝隙阵列天线，它包括天线馈电板（100）、天线牵引板（200）和连接件（400）；天线馈电板（100）是两层PCB板，上层是馈电网络层，下层是接地板；馈电网络层包括九个馈电单元；接地板刻有九个中间断开的“十”字形缝隙；天线馈电板（100）以一定距离的空气间隔固定在天线牵引板（200）正上方；天线牵引板（200）是单层PCB板，上表面均匀分布着九个耦合单元，对应分布于九个中间断开的“十”字形缝隙的正下方。本发明增大了天线的辐射范围，简化了阵列天线的结构，提高了天线的增益，节省天线数量。
Description
技术领域
本发明属于无线电通信技术领域，尤其涉及一种双极化缝隙阵列天线。
背景技术
天线是无线电系统中关键设备之一，是电磁波能量由无线设备到空间的转换器。经过一个多世纪的发展，天线形式多样、性能各异，广泛应用于通信、雷达、制导和电子对抗领域。随着时代的发展，这些电子设备对天线又提出更高的要求，从而促进了天线技术的蓬勃发展。
在电子设备集成领域，使用传统单极化天线的数量多，因而体积大，结构复杂，增加基建投资。
此外，现有技术的天线普遍存在增益低和辐射范围小的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出一种双极化缝隙阵列天线，以解决使用现有单极天线数量多、体积大、结构复杂、增加基建投资、增益低和辐射范围小的问题，满足现代通信设备的需求，适用于5.8G频段。
为实现上述目的，本发明包括天线馈电板（100）、天线牵引板（200）和连接件（400）。
所述的天线馈电板（100）是两层PCB板，上层是馈电网络层（100a），下层是接地板（100b）。
所述的馈电网络层（100a）包括九个馈电单元（101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a），九个馈电单元（101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a）均由“M”形振子（131a）和“U”形振子（132a）组成。
所述的馈电网络层（100a）包括两路电磁波的信号电流路径。
所述的接地板（100b）刻有九个中间断开的“十”字形缝隙（101b）。
所述的天线馈电板（100）以一定距离的空气间隔固定在天线牵引板（200）正上方。
所述的天线牵引板（200）是单层PCB板，上表面均匀分布着九个耦合单元（201）。
所述的九个耦合单元（201）都是矩形金属片。
所述的九个耦合单元（201）对应分布于九个中间断开的“十”字形缝隙（101b）的正下方。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明由于采用耦合单元，增大了天线的辐射范围
2、本发明由于多次使用功分器，简化了阵列天线的结构
3、本发明由于使用了天线组成阵列，提高了天线的增益
4、本发明由于采用多拨方式，节省了天线数量，减少基建投资
5、本发明由于采用九个中间断开的“十”字形缝隙，与九个耦合单元进行耦合，实现正交极化，增强了电磁波信号的穿透能力
6、本发明由于采用双极化，扩宽了天线的辐射范围。
附图说明
图1是双极化缝隙阵列天线的结构示意图。
图2是馈电网络层的示意图。
图3是馈电单元的示意图。
图4是接地板的示意图。
图5是天线牵引板的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1，本发明包括天线馈电板（100）、天线牵引板（200）和连接件（400），所述的天线馈电板（100）以一定距离的空气间隔固定在天线牵引板（200）正上方。所述的天线馈电板（100）是两层PCB板，上层是馈电网络层（100a），下层是接地板（100b）。天线馈电板（100）和天线牵引板（200）共设有五个对位的穿孔（300），连接件（400）通过穿孔（300）将天线馈电板（100）和天线牵引板（200）连接并进行固定，穿孔（300）的位置和数量并不仅限于图1所示的排布。
参照图1、图2、图4和图5，所述天线由九个单元（1、2、3、4、5、6、7、8、9）组成，九个单元（1、2、3、4、5、6、7、8、9）均相同，为叙述简便以单元1为例说明。单元1由馈电单元（101a）、含有中间断开的“十”字形缝隙接地板（101b）及矩形金属耦合单元（201）组成。
参照图2，所述的馈电网络层（100a）包括九个馈电单元（101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a），九个馈电单元（101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a）与九个中间断开的“十”字形缝隙（101b）对应排列，组成了九单元天线阵列。
所述的九个馈电单元（101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a）由微带线路（141a）与微带线路（142a）连结而成。
电磁波的信号电流经过微带线路（141a）在功分器一（111a）分为1:2，1/3电流进入馈电单元（107a）、馈电单元（108a）和馈电单元（109a），在功分器二（113a）分为1:2。1/3电流进入馈电单元（107a）的“M”形振子（131a），2/3电流在功分器三（114a）分为1:1，从而实现电流的平均分布。馈电单元（108a）和馈电单元（109a）电流的流向与馈电单元（107a）电流的流向相同。另外2/3电流在功分器四（112a）分为1:1，电流的分布与流向与馈电单元（107a）、馈电单元（108a）和馈电单元（109a）电流的流向相同。
电磁波的信号电流经过微带线路（142a）在功分器五（121a）分为1:2，1/3电流进入馈电单元（101a）、馈电单元（102a）和馈电单元（103a），在功分器六（123a）分为1:2。1/3电流进入馈电单元（103a）的“U”形振子（132a），2/3电流在功分器七（124a）分为1:1，从而实现电流的平均分布。馈电单元（101a）和馈电单元（102a）电流的流向与馈电单元（103a）电流的流向相同。另外2/3电流在功分器八（122a）分为1:1，电流的分布与流向与馈电单元（101a）、馈电单元（102a）和馈电单元（103a）电流的流向相同。
所述的功分器（例111a、112a和113a）全称是功率分配器，是将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，也可反过来将多路信号能量合成一路输出，此时也可称为合路器。一个功分器的输出端口之间应保证一定的隔离度。功分器按输出通常分为一分二（一个输入两个输出）、一分三（一个输入三个输出）。功分器的主要技术参数有功率损耗（包括插入损耗、分配损耗和反射损耗）、各端口的电压驻波比、功率分配端口间的隔离度、幅度平衡度、相位平衡度、功率容量和频带宽度。
参照图3，每个馈电单元（101a）由“M”形振子（131a）和“U”形振子（132a）组成，每个“M”形振子（131a）正交于每个中间断开的“十”字形缝隙（101b）的两条横向缝隙（111b），每个“U”形振子（132a）正交于每个在中间断开的“十”字形缝隙（101b）的两条纵向缝隙（112b），实现双极化。
参照图4，所述的接地板（100b）刻有九个中间断开的“十”字形缝隙（101b），每个中间断开的“十”字形缝隙（101b）由两条横向缝隙（111b）和两条纵向缝隙（112b）组成。
参照图5，所述的天线牵引板（200）是单层PCB板，上表面均匀分布着九个耦合单元（201）。九个耦合单元（201）都是矩形金属片，对应分布于九个中间断开的“十”字形缝隙（101b）的正下方。电磁波信号经过耦合单元（201）进行耦合，向外辐射，增大了天线的辐射范围，提高了天线的增益。
以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于领域的专业技术人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种双极化缝隙阵列天线，其特征在于，它包括天线馈电板(100)、天线牵引板(200)和连接件(400)；所述的天线馈电板(100)以一定距离的空气间隔固定在天线牵引板(200)正上方；
所述天线馈电板(100)是两层PCB板，上层是馈电网络层(100a)，下层是接地板(100b)；所述馈电网络层(100a)包括九个馈电单元(101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a)，包括两路电磁波的信号电流路径；所述九个馈电单元(101a，102a，103a，104a，105a，106a，107a，108a，109a)，均由“M”形振子(131a)和“U”形振子(132a)组成；
所述接地板(100b)刻有九个中间断开的“十”字形缝隙(101b)，“十”字形缝隙(101b)由两条横向缝隙(111b)和两条纵向缝隙(112b)组成；
所述“M”形振子(131a)正交于“十”字形缝隙(101b)的两条横向缝隙(111b)，所述“U”形振子(132a)正交于“十”字形缝隙(101b)的两条纵向缝隙(112b)，实现双极化。
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