CN215342997U - 一种毫米波微带阵列天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种毫米波微带阵列天线。所述微带阵列天线包括64个矩形的天线贴片单元、微带馈电网络和介质基板，其特征在于：所述64个天线贴片单元的排列方式为：4个所述天线贴片单元为一组，对称排列的2个天线贴片单元组为一个天线阵列，2个天线阵列为一组，共有4个天线阵列组呈现对称排列；所述微带馈电网络从一个馈电总端口以每到对称中心位置就左右分叉方式延伸并连接到每个所述天线贴片单元。

Description

一种毫米波微带阵列天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域；具体而言，一种毫米波微带阵列天线。

背景技术

相较于传统天线，微带天线具有体积小、重量轻、低剖面、易共性的特点，因此微带阵列天线在通信、雷达等领域有着广泛的应用。对于天线安装空间受限、载体小型化的情况下，微带天线的体积小、低剖面、易共形等特点恰好满足这些应用场景需求。

但是，现有的微带天线阵列的小型化设计存在天线单元之间互耦的技术难题，互耦效应会降低天线对信号的接收性能，并且馈电网络与天线阵列布局在不同层，加工复杂度高且多一层介质使得天线成本增加，且天线的损耗也较大。

实用新型内容

为了改善上述问题，本实用新型提供了一种毫米波微带阵列天线，其包括64个矩形的天线贴片单元、微带馈电网络和介质基板，其特征在于：所述64个天线贴片单元的排列方式为：4个所述天线贴片单元为一组，对称排列的2个天线贴片单元组为一个天线阵列，2个天线阵列为一组，共有4个天线阵列组呈现对称排列；所述微带馈电网络从一个馈电总端口以每到对称中心位置就左右分叉方式延伸并连接到每个所述天线贴片单元。

其中：所述天线贴片单元和所述微带馈电网络位于所述介质基板的同一层上。

其中：所述每个天线贴片单元的间距均相同，该间距值为电磁波在空气中的波长的二分之一。

其中：T型功分器为四分之一波长阻抗变换器。

其中：所述微带馈电网络由多条馈电线组成，其中馈电线的宽度采用阶梯式设计，天线贴片单元连接的馈电线为阶梯式微带线。

其中：该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz和24GHz。

其中：该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz时，所述介质基板的厚度为0.254mm、介电常数为3.66、损耗角正切为0.0037；该毫米波微带阵列天线的工作频率是24GHz时，所述介质基板的厚度为0.508mm、介电常数为3.48、损耗角正切为0.0037。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的毫米波微带阵列天线，包括了经特别设计对称排列方式的64个矩形天线贴片单元，并且将馈电网络和天线阵列布局在一层板上而不是现有的不同层，天线贴片单元的布局紧凑，实现了天线阵列的小型化设计，解决了天线贴片单元之间互耦的技术难题，该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz和24GHz，可以在24GHz-26GHz和77GHz-81GHz宽频范围实现了高增益定向辐射电磁波。本实用新型提供的这种紧凑型布局设计，加工制造简单且成本低，馈电网络小型化设计，能更好地抑制交叉极化的影响，该馈电网络的各输出端口在宽带范围内具备等幅同相输出的特性，该天线使得天线阵列的波束合成在法向方向呈最大能量合成，因此实现了天线阵列的宽带特性。

附图说明

图1为本实用新型的毫米波微带阵列天线的结构示意图；

图2为本实用新型的天线贴片单元的结构示意图；

图3是本实用新型的微带馈电网络的结构示意图。

在图中：1：T型功分器；2：阶梯式微带线。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-2所示，本实用新型提供的毫米波微带阵列天线，其包括64个矩形的天线贴片单元、微带馈电网络和介质基板，所述64个天线贴片单元的排列方式为：4个所述天线贴片单元为一组，对称排列的2个天线贴片单元组为一个天线阵列，2个天线阵列为一组，共有4个天线阵列组呈现对称排列；所述微带馈电网络从一个馈电总端口以每到对称中心位置就左右分叉方式延伸并连接到每个所述天线贴片单元。

其中：所述天线贴片单元和所述微带馈电网络位于所述介质基板的同一层上。

其中：所述每个天线贴片单元的间距均相同，该间距值为电磁波在空气中的波长的二分之一。

其中：T型功分器1为四分之一波长阻抗变换器。

其中，所述毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz和/或24GHz。

其中：该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz时，所述介质基板的厚度为0.254mm、介电常数为3.66、损耗角正切为0.0037；该毫米波微带阵列天线的工作频率是24GHz时，所述介质基板的厚度为0.508mm、介电常数为3.48、损耗角正切为0.0037。

其中：所述微带馈电网络由多条馈电线组成，其中馈电线的宽度采用阶梯式设计，天线贴片单元连接的馈电线为阶梯式微带线2。阶梯式设计可以参考图1所示的馈电线，馈电线在馈电网络中的不同位置宽度是不同的，总体上呈现阶梯变窄，尤其是如图2和3所示，连接天线贴片单元的馈电线为明显的阶梯式设计，在这里连接天线贴片单元的馈电线采用了阶梯式微带线2。对于馈电线宽度的这种阶梯变换的设计思路是：使天线贴片单元的馈电位置处含有电抗部分的阻抗经过这些宽度不一的馈电线，匹配到馈电网络端口处的阻抗为预定值，在这里可以是50欧姆。

这里的天线贴片单元采用边馈的方式馈电，边馈的馈电方式使得天线贴片单元的馈线布局比较灵活，在天线贴片单元的左右两边馈电，其天线贴片辐射的幅度和相位相同，因此可根据馈电网络走线布局的需求排布馈电网络的布线结构，以实现在天线贴片单元和馈电网络在同一层上布局。由于是对称排列，这使得馈电网络等功率分配，每个天线贴片单元等幅同相馈电，确保天线阵列工作在宽频带内的能量在法向方向得以最大程度叠加汇聚。

如图3所示，微带馈电网络的分叉端口使用了T型功分器1，总端口的阻抗为50欧姆，各端口同相位等功率分配，如图1所示，微带馈电网络通过一分二、二分四级联方式组成，其中T型功分器为四分之一波长阻抗变换，由此可以实现阻抗变换和匹配。

当所述毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz时，所述介质基板选用具有良好高频特性的Rogers 4835板材。本实用新型提供的天线阵列的性能参数可以是：天线阵列的尺寸为19.9×30mm，8*8天线阵列在77GHz-81GHz的工作频率的增益大于21.1dB，其E面的3dB波束宽度为11°，H面3dB波束宽度为8°。

经过仿真实验，天线阵列工作在77GHz-81GHz的频带内的增益均在21.1dB以上。

当所述毫米波微带阵列天线的工作频率是24GHz时，所述介质基板选用具有良好高频特性的Rogers 4350B板材。本实用新型提供的天线阵列的性能参数可以是：天线阵列的尺寸为66×140mm，8*8天线阵列在24GHz-26GHz的工作频率的增益大于21.5dB，其E面的3dB波束宽度为10°，H面3dB波束宽度为10°。

经过仿真实验，天线阵列工作在24GHz-26GHz的频带内的增益均在21.5dB以上。

以上内容是结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以作出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (8)

1.一种毫米波微带阵列天线，其包括64个矩形的天线贴片单元、微带馈电网络和介质基板，其特征在于：所述64个天线贴片单元的排列方式为：4个所述天线贴片单元为一组，对称排列的2个天线贴片单元组为一个天线阵列，2个天线阵列为一组，共有4个天线阵列组呈现对称排列；所述微带馈电网络从一个馈电总端口以每到对称中心位置就左右分叉方式延伸并连接到每个所述天线贴片单元。

2.根据权利要求1所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：所述天线贴片单元和所述微带馈电网络位于所述介质基板的同一层上。

3.根据权利要求1所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：所述每个天线贴片单元的间距均相同，该间距值为电磁波在空气中的波长的二分之一。

4.根据权利要求1所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：T型功分器为四分之一波长阻抗变换器。

5.根据权利要求1所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：所述微带馈电网络由多条馈电线组成，其中馈电线的宽度采用阶梯式设计，天线贴片单元连接的馈电线为阶梯式微带线。

6.根据权利要求1所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz和24GHz。

7.根据权利要求6所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：该毫米波微带阵列天线的工作频率是80GHz时，所述介质基板的厚度为0.254mm、介电常数为3.66、损耗角正切为0.0037。

8.根据权利要求6所述的毫米波微带阵列天线，其特征在于：该毫米波微带阵列天线的工作频率是24GHz时，所述介质基板的厚度为0.508mm、介电常数为3.48、损耗角正切为0.0037。

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