CN105633593A - 一种阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通讯技术领域，提供了一种阵列天线，包括天线反射板、设置于天线反射板上的辐射体阵列，以及与天线反射板的边缘连接并向电磁辐射方向倾斜的高阻表面反射板，所述高阻表面反射板包括一基板以及于基板表面周期排布以形成高阻表面的导电几何结构，导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。本发明在天线反射板的周围设置高阻表面反射板，表面设有周期性分布的微结构，形成高阻表面，可抑制表面波传输，阻断表面电流，减小天线的远区副瓣，提高了天线的增益、方向性和抗干扰性，并且对天线增益无影响；并且，与传统的锯齿边反射板天线相比，在有效降低副瓣的同时又降低了加工难度，副瓣抑制效果更好，适合广泛采用。

Description

一种阵列天线

技术领域

本发明属于通讯技术领域，特别涉及一种阵列天线。

背景技术

天线的基本功能之一是把从馈源取得的能量向周围空间辐射出去，之二是把大部分能量朝所需的方向辐射，辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣，副瓣的能量较大会影响天线的增益、方向性和抗干扰能力。为了增大主瓣能量，优化辐射的方向性，提高天线的抗干扰能力，通常要求尽量减小副瓣。传统天线的反射板由于辐射电磁波的作用，通常会产生表面电流，这是产生副瓣的主要因素之一，为了解决该问题，现有技术通过将反射板边缘加工成锯齿结构，但是工艺非常复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列天线，旨在减小远区副瓣，优化天线信噪比，提高天线的增益和抗干扰能力。

本发明是这样实现的，一种阵列天线，包括天线反射板、设置于所述天线反射板上的辐射体阵列，以及与所述天线反射板的边缘连接并向电磁辐射方向倾斜的高阻表面反射板，所述高阻表面反射板包括一基板以及于所述基板表面周期排布以形成高阻表面的导电几何结构，所述导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。

本发明在天线反射板的周围设置倾斜的高阻表面反射板，其表面设有周期性分布的微结构，进而形成高阻表面，可抑制表面波传输，阻断表面电流，进而减小天线的远区副瓣，提高了天线的增益、方向性和抗干扰性，并且对天线增益无影响；并且，与传统的锯齿边反射板天线相比，在有效降低副瓣的同时也降低了加工难度，适合广泛采用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的阵列天线的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的高阻表面反射板及天线反射板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的高阻表面反射板的局部结构示意图；

图4是本发明实施例提供的辐射体阵列的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的阵列天线和传统天线的方向图的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种阵列天线，包括用于辐射电磁波的辐射体阵列1和用于反射电磁波的天线反射板2，辐射体阵列1设置于天线反射板2之上，该阵列天线还包括设置于天线反射板2的周围的高阻表面反射板3，该高阻表面反射板3与天线反射板2的边缘连接并向电磁辐射的方向倾斜，高阻表面反射板3可以与天线反射板2为一体结构，也可以单独加工后与天线反射板2对接。进一步参考图3，图3仅示出高阻表面反射板3的部分结构，该高阻表面反射板3包括一基板31以及在其表面周期性排布以形成高阻表面的导电几何结构，导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构32，周期排布的微结构32形成可阻断表面电流的高阻表面。该高阻表面反射板3可由双面覆铜介质板加工而成，在面向辐射体阵列的一面蚀刻微结构。微结构32的周期性分布会引起能量分级，形成禁带或通带，辐射体阵列1辐射的电磁波频率处于高阻表面的电磁禁带，进而可阻断表面电流，降低远区副瓣，由于高阻表面反射板3设置于天线反射板2的周围，对天线增益无影响。

进一步地，高阻表面反射板3的边缘可以是平滑的直线或者曲线，而不需加工成锯齿状，与天线反射板2的夹角为90～180°即可，该夹角为图中所示α角。在实际制造时，根据要抑制的副瓣的区域，适当选择夹角，当该夹角较大时，对近区副瓣抑制效果较好，当该夹角较小时，对远区副瓣抑制效果较好。

进一步参考图3，微结构32平铺于介质板31的表面，形状和大小相同且呈阵列式分布。相邻的微结构32之间的距离优选小于天线辐射波长的1/2。具体的间距由微结构32的形态和介质板31的介电常数决定，通常为波长的1/10～1/2。

在本实施例中，微结构32的形状可以为图3所示的“工”字形，也可以是“工”字形的衍生形，例如两个“工”字正交的形状，如形。这种形状的微结构可以响应极化方向相垂直的两种电磁波。当然，该微结构还可以是“十”字形或“十”字形的衍生形，也可以响应极化方向相垂直的两种电磁波。

在本实施例中，高阻表面反射板3的基板31优选介电常数较大(优选大于4)的材质制作，例如FR4。这样可以将微结构32的尺寸做的更小，进而可以做的更加密集，进而使高阻表面反射板各区域的电磁性能的一致性更好，对电磁波的调节效果更好。

在本实施例中，辐射体阵列1可以是由多个独立的辐射单元阵列排布而成。也可以如图4所示，由阵列排布的支撑元件11和设置于支撑元件上的辐射阵面层12组成，该辐射阵面层12包括一介质层121，在介质层121上蚀刻了多个辐射元件122，支撑元件11和辐射元件122一一对应，每一组支撑元件11和辐射元件122构成一个辐射单元，整体形成辐射体阵列。

本发明在天线反射板2的周围设置高阻表面反射板3，抑制反射板边缘的表面波传输，阻断表面电流，减小天线的远区副瓣，提高了天线的增益、方向性和抗干扰性。图5示出了本发明提供的阵列天线和传统阵列天线的方向图的对比图，纵坐标代表天线的增益，横坐标代表与主瓣中心轴的夹角，其中，实线代表传统的采用普通反射板的阵列天线的方向图，虚线代表在平板形的反射板周围加设翘起反射板的天线方向图，其中，虚线的左半部分表示采用普通的边缘翘起反射板的方向图，虚线的右半部分表示采用相同翘起角度的高阻表面反射板的方向图，该高阻表面反射板采用FR4材质制作基板，并在基板上设置铜材质的形微结构，高阻表面反射板与天线反射板的夹角为110～120°，由图可见高阻表面反射板对边缘电流的影响较为显著，副瓣得到明显抑制。并且这种天线比传统的锯齿边反射板天线相比，在有效降低副瓣的同时又降低了加工难度，适合广泛采用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列天线，其特征在于，包括天线反射板、设置于所述天线反射板上的辐射体阵列，以及与所述天线反射板的边缘连接并向电磁辐射方向倾斜的高阻表面反射板，所述高阻表面反射板包括一基板以及于所述基板表面周期排布以形成高阻表面的导电几何结构，所述导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的微结构。

2.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述高阻表面反射板与所述天线反射板的夹角为90～180°。

3.如权利要求2所述的阵列天线，其特征在于，所述高阻表面反射板与所述天线反射板的夹角为110～120°。

4.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述高阻表面反射板与所述天线反射板为一体结构。

5.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，所述微结构的形状和大小相同且呈阵列式分布。

6.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，相邻的微结构之间的距离小于天线辐射波长的1/2。

7.如权利要求1至6任一项所述的阵列天线，其特征在于，所述微结构的形状为“工”字形或“工”字形的衍生形。

8.如权利要求1至6任一项所述的阵列天线，其特征在于，所述微结构的形状为“十”字形或“十”字形的衍生形。

9.如权利要求1至6任一项所述的阵列天线，其特征在于，所述辐射体阵列由多个独立的辐射单元阵列排布而成。

10.如权利要求1至6任一项所述的阵列天线，其特征在于，所述辐射体阵列包括设置于所述天线反射板上的阵列排布的多个支撑元件，以及设置于所述支撑元件上的辐射阵面层，所述辐射阵面层包括一介质层和于所述介质层上蚀刻的多个辐射元件，所述支撑元件和辐射元件一一对应。