CN112768912B - 一种1×4波束固定行波天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种1×4波束固定行波天线，包括上层金属板、下层金属板、介质板、主馈线、4个分支和4个辐射贴片，其中：所述上层金属板、下层金属板和介质板均为条形，所述上层金属板贴合于所述介质板的上表面，所述下层金属板贴合于所述介质板的下表面；所述介质板开有中心层，所述中心层中设置所述主馈线、4个分支和4个辐射贴片，所述主馈线沿所述介质板的长度方向设置，所述4个分支与所述主馈线相连，所述4个分支沿所述介质板的宽度方向设置，所述4个分支具有长度差，所述4个辐射贴片分别与一个分支连接。本发明通过4个分支的长度差实现波束固定的辐射特性，同时本发明的天线具有易集成和容易加工且能够实现大带宽。
Description
技术领域
本发明涉及通讯天线领域，更具体地，涉及一种1×4波束固定行波天线。
背景技术
波束固定天线是在无线通信中常用的一种天线，它可以在固定方向辐射，可以用在卫星通信和点对点通信中。传统的能实现波束固定的天线有串馈阵列天线。部分漏波天线也可以看成是串馈阵列天线，但是会有波束色散的情况，减小波束色散，实现波束固定的方法包括耦合的基片集成波导天线，超材料天线和超表面天线等，但是这些天线的设计都比较复杂。
公开日为2017年11月24日，公开号为CN107394381A的中国专利公开了一种基于堆叠行波天线单元的低剖面宽带圆极化阵列天线，包括：由3段首尾相连的印刷在介质板两侧的金属层及连接2层的金属化通孔构成的圆极化天线单元、由金属化通孔腔体及4个天线单元构成的2×2天线子阵、由金属化通孔构成的16路全并行馈电网络、馈电层和金属腔及天线之间用于耦合馈电的缝隙、用于测试的接地共面波导(Grounded Coplanar Waveguide,GCPW)与基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)之间的转接结构，但是该天线的设计比较复杂。
发明内容
本发明提供一种1×4波束固定行波天线，实现了波束固定，同时具备易集成和容易加工的优点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种1×4波束固定行波天线，包括上层金属板、下层金属板、介质板、主馈线、4个分支和4个辐射贴片，其中：
所述上层金属板、下层金属板和介质板均为条形，所述上层金属板贴合于所述介质板的上表面，所述下层金属板贴合于所述介质板的下表面；
所述介质板开有中心层，所述中心层中设置所述主馈线、4个分支和4个辐射贴片，所述主馈线沿所述介质板的长度方向设置，所述4个分支与所述主馈线相连，所述4个分支沿所述介质板的宽度方向设置，所述4个辐射贴片分别与一个分支连接。
优选地，所述介质板为固体电介质。
优选地，所述上层金属板、下层金属板和介质板的长度均相等并对齐贴合，所述上层金属板、下层金属板的宽度小于介质板的宽度。
优选地，所述主馈线和4个分支在中心层的位置为所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域内，所述4个辐射贴片在中心层的位置为所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域外。
优选地，所述上层金属板、下层金属板和介质板的长度均为60mm。
优选地，所述介质板的宽度为23mm，厚度为1.6mm。
优选地，所述主馈线用于馈电，所述主馈线的长度为60mm，宽度为4mm。
优选地，所述4个分支均为L型分支，所述L型分支的一边与主馈线连接，间隔为Lmm所述4个L型分支的一边的长度依次增加Δymm，所述4个L型分支的一边的最长长度与上层金属板、下层金属板的宽度相等，所述L型分支的另一边与辐射贴片连接，所述4个L型分支的另一边依次减少ΔL mm，所述4个L型分支的另一边的最长长度为3ΔL。
优选地，所述4个辐射贴片均位于距离所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域g mm的中心层内。
优选地，所述天线采用印刷电路板技术制作而成，具有易集成和易加工的特点。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过4个分支的长度差实现波束固定的辐射特性，同时本发明的天线具有易集成和容易加工且能够实现大带宽的特点。
附图说明
图1为实施例的透视图；
图2为实施例的俯视图；
图3是实施例的侧视图；
图4是实施例的反射系数和增益图；
图5是实施例的辐射方向图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 上层金属板 | 2 | 下层金属板 |
| 3 | 介质板 | 4 | 主馈线 |
| 5 | 分支 | 6 | 辐射贴片 |
| W<sub>g</sub> | 介质板宽度 | L<sub>g</sub> | 介质板长度 |
| W<sub>m1</sub>(mm) | 馈线宽度 | ε<sub>r</sub> | 介质板介电常数 |
| L<sub>p</sub> | 贴片长度 | W<sub>p</sub> | 贴片宽度 |
| Δy(mm) | 分支高度差 | L(mm) | 分支间的距离 |
| ΔL(mm) | 分支长度差 | W<sub>m</sub>(mm) | 分支宽度 |
| g(mm) | 贴片与金属板距离 | h(mm) | 单层板厚度 |
| L<sub>1</sub>(mm) | 贴片与馈线距离 |
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1至图3所示，本实施例提供一种1×4波束固定行波天线，包括上层金属板1、下层金属板2、介质板3、主馈线4、4个分支5和4个辐射贴片6，其中：
所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3均为条形，所述上层金属板1贴合于所述介质板3的上表面，所述下层金属板2贴合于所述介质板3的下表面；
所述介质板3开有中心层，所述中心层中设置所述主馈线4、4个分支5和4个辐射贴片6，所述主馈线4沿所述介质板3的长度方向设置，所述4个分支5与所述主馈线4相连，所述4个分支5沿所述介质板3的宽度方向设置，所述4个分支5具有长度差，所述4个辐射贴片6分别与一个分支5连接。
所述介质板3为固体电介质。
所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3的长度均相等并对齐贴合，所述上层金属板1、下层金属板2的宽度小于介质板3的宽度。
所述主馈线4和4个分支5在中心层的位置为所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3的贴合区域内，所述4个辐射贴片6在中心层的位置为所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3的贴合区域外。
所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3的长度均为60mm。
所述介质板3的宽度为23mm，厚度为1.6mm。
所述主馈线4用于馈电，所述主馈线4的长度为60mm，宽度为4mm。
所述4个分支5均为L型分支5，所述L型分支5的一边与主馈线4连接，间隔为L mm所述4个L型分支5的一边的长度依次增加Δymm，所述4个L型分支5的一边的最长长度与上层金属板1、下层金属板2的宽度相等，所述L型分支5的另一边与辐射贴片6连接，所述4个L型分支5的另一边依次减少ΔL mm，所述4个L型分支5的另一边的最长长度为3ΔL。
所述4个辐射贴片6均位于距离所述上层金属板1、下层金属板2和介质板3的贴合区域g mm的中心层内。
所述天线采用印刷电路板技术制作而成。
在具体实施过程中，天线装配在介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，长度为60mm，宽度为23mm，总厚度为1.6mm的介质板3上；上层金属板1和下层金属板2的长度为60mm，4个分支5、主馈线4及辐射贴片6在介质板3的中间层，分支5间的距离L为6.7mm，分支5间的高度差Δy为0.8mm，分支5间的长度差ΔL为3.3mm，分支5宽度Wm为0.3mm，馈线4长度为60mm，宽度Wg为4mm。
图4是具体实施例提供的天线的反射系数和增益系数，从图4中可以看出天线阻抗带宽(|S11|<-10dB)约为10.4％，最大增益为4.9dBi。
图5是具体实施例提供的天线工作在13.0，13.5，14.0GHz的辐射方向图，可以看到天线的方向图稳定，波束固定。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种1×4波束固定行波天线，其特征在于，包括上层金属板、下层金属板、介质板、主馈线、4个分支和4个辐射贴片，其中：
所述上层金属板、下层金属板和介质板均为条形，所述上层金属板贴合于所述介质板的上表面，所述下层金属板贴合于所述介质板的下表面；
所述介质板开有中心层，所述中心层中设置所述主馈线、4个分支和4个辐射贴片，所述主馈线沿所述介质板的长度方向设置，所述4个分支与所述主馈线相连，所述4个分支沿所述介质板的宽度方向设置，所述4个分支具有长度差，所述4个辐射贴片分别与一个分支连接；
所述主馈线和4个分支在中心层的位置为所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域内，所述4个辐射贴片在中心层的位置为所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域外。
2.根据权利要求1所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述介质板为固体电介质。
3.根据权利要求2所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述上层金属板、下层金属板和介质板的长度均相等并对齐贴合，所述上层金属板、下层金属板的宽度小于介质板的宽度。
4.根据权利要求3所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述上层金属板、下层金属板和介质板的长度均为60mm。
5.根据权利要求4所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述介质板的宽度为23mm，厚度为1.6mm。
6.根据权利要求5所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述主馈线用于馈电，所述主馈线的长度为60mm，宽度为4mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，
所述4个分支包括3个
型分支和1个
型分支，所述4个分支的一端与主馈线连接，间隔为Lmm，3个
型分支的与主馈线连接的一边长度依次增加Δymm，所述4个分支的另一端与辐射贴片连接，所述3个
型分支的中间边依次减少ΔLmm，所述3个
型分支的中间边的最长长度为3ΔL。
8.根据权利要求7所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述4个辐射贴片均位于距离所述上层金属板、下层金属板和介质板的贴合区域gmm的中心层内。
9.根据权利要求7所述的1×4波束固定行波天线，其特征在于，所述天线采用印刷电路板技术制作而成。
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