CN205303682U - 一种圆极化微带天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种圆极化微带天线阵列，该天线包括：若干微带天线单元，馈电网络，介质板，铜质底板。其中微带天线单元与馈电网络位于介质板上表面，铜质底板位于介质板下表面。所述馈电网络对同行相邻列的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电；对同列相邻行的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电；同时对同列相邻行的天线单元进行旋转馈电，相位相差90°或者270°。馈电网络对天线阵各个天线单元的不同形式馈电，压低天线阵列波束的副瓣，提高主板的增益，展宽了天线的轴比带宽，有利于在ETC***中的应用。

Description

一种圆极化微带天线阵列

技术领域

本实用新型涉及微带天线，特别是涉及公路电子收费***中路侧单元的天线设计。

背景技术

电子不停车收费(ElectronicTollingCollectionSystem)***已经成为智能交通的一大支柱产业。中国的ETC***从2007年统一标准之后，发展势头迅猛。

ETC***是一种先进的道路收费***，它利用专用短程无线通信技术(DedicatedShort-RangeCommunication，简称DSRC)，完成安装在ETC车道上的路侧单元(Road-SideUnit，简称RSU)与安装在车辆上的车载标签(OnBoardUnit，简称OBU)之间的通信，在不需要停车的情况下，自动完成收费处理全过程，真正实现无人值守，降低管理成本，提高车辆通行效率，有效缓解了收费口拥堵问题。

目前，ETC***面临的最主要的问题是交易成功率问题，而天线作为路侧单元和车载电子标签接收和发送电磁信号的终端，其性能直接影响到通信的区域及质量。天线既要有较高的增益，又要保证区域覆盖合理，不仅要满足对应用区域的覆盖，还要避免覆盖到应用区域以外，防止造成邻道干扰。这就要求天线具有高增益、低副瓣的特点。

路侧单元天线要求为右旋圆极化天线，良好的轴比带宽也是保证交易稳定性的天线重要指标之一，传统的路侧单元天线，在低副瓣和轴比带宽中难以寻求平衡状态，过度强调低副瓣会导致轴比带宽变窄；展宽轴比带宽又会带来副瓣的恶化。

因此，设计一款高增益、低副瓣、宽频轴比的圆极化阵列天线，对ETC路侧单元天线的应用具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种圆极化微带天线阵列。通过馈电网络在同行各列天线单元的不等幅馈电，以及在同列各行天线单元的不等幅馈电，压低天线阵列波束的副瓣，提高主板的增益。而对同列相邻行天线单元的90°或270°相移旋转馈电，展宽了天线的轴比带宽，保证了天线高增益、低副瓣、宽频轴比的高性能。

本实用新型的目的是提供一种圆极化微带天线阵列，包括微带天线单元、馈电网络、介质板、铜质底板，其中：

所述微带天线单元与馈电网络覆于介质板上表面；

所述铜质底板覆于介质板下表面。

可选地，所述馈电网络对同列相邻行的天线单元进行旋转馈电，相位相差90°或者270°。

可选地，所述馈电网络对同行相邻列的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电。

可选地，所述馈电网络对同列相邻行的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电。

可选地，所述微带天线阵列的行数为2～6行，优选3行，列数为2～10列，优选8列。

可选地，所述优选的3行天线，馈电网络对第一行和第三行的各天线单元保持同相位电流激励，对第二行的天线单元保持与一、三行同列天线单元90°或270°相移的电流激励。

可选地，所述优选的8列天线，馈电网络对同一行的8个天线单元的电流激励比为1:1.7:2.6:3.1:3.1:2.6:1.7:1。

可选地，所述优选的3行天线，馈电网络对同一列的3个天线单元的电流激励比为1:2:1。

本实用新型的有益效果在于，馈电网络通过不同宽度的馈线实现对天线阵各个天线单元的不等幅馈电，压低天线阵列波束的副瓣，提高主板的增益。而对同列相邻行天线单元的90°或270°相移旋转馈电，展宽了天线的轴比带宽，保证了天线高增益、低副瓣、宽频轴比的高性能，更利用天线在ETC***的路侧单元上的应用，提高了交易的稳定性和成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例涉及的圆极化微带天线阵列的结构示意图。

图2为本实用新型实施例涉及的圆极化微带天线阵列的轴比带宽图。

图3为本实用新型实施例涉及的圆极化微带天线阵列在水平和垂直方向的方向图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

该实施例用于ETC***的路侧单元天线，如图1所示，101为微带天线单元，102、103、104、105、106、107、108、109为馈电网络中不同宽度的馈线。馈线102、103、104、105、106以天线矩阵列中心线对称分布；馈线107以天线矩阵馈点中心对称分布。

该圆极化微带天线阵列为3*8的面阵结构。其中每一行有8个形式相同的圆极化微带天线单元，天线单元之间的列间距相等；每一列有3个形式相同的圆极化微带天线单元，天线单元的行间距相等。每个天线单元通过右上方切方角实现右旋圆极化。

本实用新型实施例提供的馈电网络为串并馈的馈电形式，其中各行采用串馈的形式，由一个多路功率分配器与位于同一行的天线单元对应连接，并为天线单元提供激励，而各行之间通过多个多路功率分配器在天线矩阵的列中心线上以级联实现并馈形式。

馈线102、103、104、105宽度按一定比例变化分布，实现同一行各个微带天线单元之间的阻抗变换，达到对同一行天线单元的不等幅馈电，同时保证相位相等。经过对馈线宽度的调整，最终对同一行的8个天线单元的电流馈电幅度比为1:1.7:2.6:3.1:3.1:2.6:1.7:1。同样，馈线106、107实现同一列微带天线单元之间的阻抗变换，最终对同一列的3个天线单元的电流馈电幅度比为1:2:1。微带天线阵列的各个天线单元的不等幅馈电，可以有效地抑制天线波束的副瓣，提高主瓣增益，使得天线波束更集中有效地覆盖规定区域，而在规定区域以外辐射的电磁波很弱，在ETC应用中，可以有效地避免邻道干扰。

如图1所示，天线阵列第二行的微带天线单元相较于一、三两行，顺时针90°旋转，通过馈线108、109，实现馈电电流相位的改变。较一、三两行天线阵列单元的同相位电流馈电，第二行的天线阵列单元的电流馈电有270°的相位超前。同一列天线单元馈电电流相位的按比例分布能有效地展宽天线的轴比带宽。

图2为本实用新型实施例涉及的圆极化微带天线阵列的轴比带宽图。由图可以看出，轴比小于3的频率带宽为200M，远远大于***需要的50M带宽，较好地展宽了天线的轴比带宽。

图3为本实用新型实施例涉及的圆极化微带天线阵列的在水平和垂直方向的方向图。由图可以看出，天线阵列的主瓣波束增益在水平方向和垂直方向波瓣宽度为16°和30°，副瓣抑制分别为-30dB和-26dB。

这表明本实用新型设计的圆极化微带天线阵列，可以提高天线的主瓣增益，抑制天线的旁瓣，同时展宽天线的轴比带宽，具有重要的应用意义。

进一步地，本实用新型设计的圆极化微带天线阵列，天线单元之间的电流激励比可根据实际情况和需求进行调整，具体实现时，本实用新型实施例对此不做限制。

进一步地，本实用新型设计的圆极化微带天线阵列，每一行天线单元之间的列间距相等，每一列天线单元之间的行间距相等，根据实际需要，天线单元也可以采用不等间距，具体实现时，本实用新型实施例对此不做限制。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种圆极化微带天线阵列，其特征在于，包括微带天线单元、馈电网络、介质板、铜质底板，其中：

所述微带天线单元与馈电网络覆于介质板上表面；

所述铜质底板覆于介质板下表面。

2.根据权利要求1所述的圆极化微带天线阵列，其特征在于，所述馈电网络对同列相邻行的天线单元进行旋转馈电，相位相差90°或者270°。

3.根据权利要求1所述的圆极化微带天线阵列，其特征在于，所述馈电网络对同行相邻列的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电。

4.根据权利要求1所述的圆极化微带天线阵列，其特征在于，所述馈电网络对同列相邻行的天线单元按照不同的电流激励比进行馈电。

5.根据权利要求1所述的圆极化微带天线阵列，其特征在于，所述微带天线阵列的行数为2～6行，列数为2～10列。