CN109687167A - 用于x波段无线通信***的天线阵列 - Google Patents

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赵怀松
许拓
李勇
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Abstract

本发明提供了一种用于X波段无线通信***的天线阵列，包括：多个单元天线；所述单元天线包括：上层辐射贴片(1)、下层辐射贴片(2)、T型功分网络(3)、射频介质板(4)、射频介质板(5)、介质板(6)、接地板(7)、金属结构件(9)，螺纹孔(8)，SMP射频接头(10)；所述上层辐射贴片(1)设置于射频介质板(4)上表面。本发明采用叠层式微带天线，通过附加辐射贴片引入谐振点，展宽频带宽度，使用高介电常数的介质基板实现小型化，宽度小于二分之一波长。本发明的单元天线采用二元阵等幅同相叠加，有效提高天线增益，功分器与天线一体化设计，有利于保证加工精度，简化结构。

Description

用于X波段无线通信***的天线阵列
技术领域
本发明涉及微波无线通信和天线技术领域，具体地，涉及用于X波段无线通信***的天线阵列。
背景技术
随着无线通信设备朝着多功能，微型化，宽频带，集成化，和频率上移的方向发展，由于微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，易于集成化等特点成为多年来的研究热点。
微带天线的辐射效率高，但由于其高Q的谐振特性，窄带特性极大的限制了微带天线的应用。目前已经有多种途径来展宽带宽，如选择较低的介电常数和较厚的介质基板，采用缝隙耦合馈电，在辐射贴片开槽改变表面电流以及增加谐振频率等方法来改善微带天线的阻抗带宽。
为满足增加用户容量和提高通信质量的要求，采用天线阵列波束形成成为无线通信***应用的必然趋势。与单个天线相比，阵列天线可以形成窄波束，特定形状的赋形波束，低副瓣电平的方向图以及实现波束扫描等优点而得到广泛应用。波束形成技术是阵列天线应用的关键技术，使天线阵列具有波束扫描，极低副瓣和多波束等优势。
圆环形共型阵列相比于线阵与面阵，能够实现360°波束覆盖，且可以避免机械扫描重量过大，运动惯性大，扫描速度慢的缺陷，提高共型载体的空间利用率，因而大量应用于移动无线通信***。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微波无线通信和天线技术领域。
根据本发明提供的一种用于X波段无线通信***的天线阵列，包括：
多个单元天线；
所述单元天线包括：上层辐射贴片、下层辐射贴片、T型功分网络、射频介质板、射频介质板、介质板、接地板、金属结构件，螺纹孔，SMP射频接头；
所述上层辐射贴片设置于射频介质板上表面；
所述射频介质板、射频介质板、介质板、接地板及金属结构件依次相连；
介质板通过锡膏，采用回流焊焊接在结构件上表面；
下层辐射贴片上附加有T型功分网络；
下层辐射贴片及T型功分网络设置于射频介质板和介质板之间；
SMP射频接头设置于结构件的下表面，依次穿过接地板、金属结构件及介质板后与T型功分网络相连接。
优选地，所述多个单元天线为28个单元天线。
优选地，所述28个单元天线依次设置于正二十八棱柱的28个侧面；
单元天线通过螺纹孔固定于正二十八棱柱的侧面；
相邻的天线单元间的距离为二分之一波长。
优选地，所述射频介质板和射频介质板的介电常数为2.2；
介质板的介电常数为6.15。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用叠层式微带天线，通过附加辐射贴片引入谐振点，展宽频带宽度，使用高介电常数的介质基板实现小型化，宽度小于二分之一波长。
2、本发明的单元天线采用二元阵等幅同相叠加，有效提高天线增益，功分器与天线一体化设计，有利于保证加工精度，简化结构。
3、本发明的波束切换和波束赋形实现360°全方向覆盖。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的单元天线侧视示意图。
图2为本发明提供的单元天线俯视示意图。
图3为本发明提供的阵列天线结构示意图。
图4为本发明提供的单元天线驻波比仿真曲线示意图。。
图5为本发明提供的单元天线方向性图仿真曲线示意图。
图6为本发明提供的单元天线增益仿真曲线示意图。
图7为本发明提供的阵列天线方向性图仿真曲线示意图。
图8为本发明提供的增列天线3维方向性示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种用于X波段无线通信***的天线阵列，包括：
多个单元天线；
所述单元天线包括：上层辐射贴片1、下层辐射贴片2、T型功分网络3、射频介质板4、射频介质板5、介质板6、接地板7、金属结构件9，螺纹孔8，SMP射频接头10；进一步地，所述T型功分网络3为180°相移T型功分网络。
所述上层辐射贴片1设置于射频介质板4上表面；
所述射频介质板4、射频介质板5、介质板6、接地板7及金属结构件9依次相连；
介质板6通过锡膏，采用回流焊焊接在结构件9上表面；
下层辐射贴片2上附加有T型功分网络3；
下层辐射贴片2及T型功分网络3设置于射频介质板5和介质板6之间；
SMP射频接头10设置于结构件9的下表面，依次穿过接地板7、金属结构件9及介质板6后与T型功分网络3相连接。
具体地，所述多个单元天线为28个单元天线。
具体地，所述28个单元天线依次设置于正二十八棱柱的28个侧面；
单元天线通过螺纹孔8固定于正二十八棱柱的侧面；
相邻的天线单元间的距离为二分之一波长。
具体地，所述射频介质板4和射频介质板5的介电常数为2.2；
介质板6的介电常数为6.15。
下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明：
实施例1：
为解决上述问题本发明提供一种叠层式微带天线，通过附加辐射贴片引入谐振点，展宽频带宽度，使用高介电常数的介质基板实现小型化，宽度小于二分之一波长。单元天线采用二元子阵的形式提高增益，馈电端口分别在贴片异侧，由一分二T型功分网络馈电，功分网络其中一个支路附加180°移相器实现二元阵等幅同相叠加，有效提高天线增益，功分器与天线一体化设计，有利于保证加工精度，简化结构。天线阵列为圆环形天线阵，单元数目为28个，放置于正二十八棱柱侧面，阵元天线间距为二分之一波长。天线阵列选择7个天线单元工作，阵列方位扫描角度为±7°，***通过数字相位控制完成，扫描范围超出±7°后切换到另外7个天线工作，***通过开关阵列切换不同的天线单元完成扇区扫描，结合波束切换和波束赋形实现360°全方向覆盖。
如附图1所示，本发明的多层微带天线子阵结构图，包括1上层辐射贴片，介电常数2.2射频介质板4、5，下层辐射贴片2，附加180°相移T型功分网络3，介电常数为6.15介质板6，接地板7，金属结构件9，螺纹孔8，SMP射频接头10的内导体穿过介质板6与T型功分网络相连接。
介质板6通过锡膏，采用回流焊焊接在结构件9上表面，保障天线良好接地，介质板4,5,6按照示意图使用环氧树脂溶液涂抹均匀后晾干固化。如图3所示为天线阵列结构示意图，通过螺柱8将天线固定在28棱柱侧表。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种用于X波段无线通信***的天线阵列，其特征在于，包括：
多个单元天线；
所述单元天线包括：上层辐射贴片(1)、下层辐射贴片(2)、T型功分网络(3)、射频介质板(4)、射频介质板(5)、介质板(6)、接地板(7)、金属结构件(9)，螺纹孔(8)，SMP射频接头(10)；
所述上层辐射贴片(1)设置于射频介质板(4)上表面；
所述射频介质板(4)、射频介质板(5)、介质板(6)、接地板(7)及金属结构件(9)依次相连；
介质板(6)通过锡膏，采用回流焊焊接在结构件(9)上表面；
下层辐射贴片(2)上附加有T型功分网络(3)；
下层辐射贴片(2)及T型功分网络(3)设置于射频介质板(5)和介质板(6)之间；
SMP射频接头(10)设置于结构件(9)的下表面，依次穿过接地板(7)、金属结构件(9)及介质板(6)后与T型功分网络(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的用于X波段无线通信***的天线阵列，其特征在于，所述多个单元天线为28个单元天线。
3.根据权利要求2所述的用于X波段无线通信***的天线阵列，其特征在于，所述28个单元天线依次设置于正二十八棱柱的28个侧面；
单元天线通过螺纹孔(8)固定于正二十八棱柱的侧面；
相邻的天线单元间的距离为二分之一波长。
4.根据权利要求3所述的用于X波段无线通信***的天线阵列，其特征在于，所述射频介质板(4)和射频介质板(5)的介电常数为2.2；
介质板(6)的介电常数为6.15。
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