一種貼片天線陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種貼片天線陣。
【背景技術(shù)】
[0002]天線作為一種用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線電波的部件，在無(wú)線通信系統(tǒng)中起到了舉足輕重的作用，是無(wú)線通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。隨著高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達(dá)、無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其是全球3G和4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的飛速發(fā)展，對(duì)天線的要求也越來(lái)越高。一方面，需要使天線能夠工作在多個(gè)頻帶，具有多種工作模式并具有良好的傳輸性能。另一方面，又要減輕天線的重量、減小天線體積并降低成本。正是由于這樣的需求，各類天線被提出并得到蓬勃發(fā)展。
[0003]陣列天線品種樣式繁多，但是主要的共同點(diǎn)就是組合復(fù)雜，擺陣的陣勢(shì)要求嚴(yán)格，阻抗鏈接也是要求精準(zhǔn)。因此陣列天線在很多區(qū)域都是不得已而用之。而一般的單個(gè)天線，款式雖然多樣，但是能效總是有限的。其增益，其收發(fā)能力都是有限度的，且時(shí)常不夠用。
[0004]本發(fā)明的貼片天線陣列作為天線陣列的一類，其陣列數(shù)目較隨意，組合簡(jiǎn)單實(shí)用，為當(dāng)下科研、實(shí)驗(yàn)研發(fā)等提供了方便的應(yīng)用?？筛鶕?jù)要求增減數(shù)目以達(dá)到通信需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述情況，有必要提供一種陣列數(shù)目隨意，組合簡(jiǎn)單實(shí)用的貼片天線陣。
[0006]本發(fā)明一種貼片天線陣，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極;所述天線體包括金屬介質(zhì)地的天線面和多個(gè)單元天線，所述單元天線為貼片天線;所述單元天線以矩陣方式排列分布在所述天線面上，所述饋線正極和饋線負(fù)極分別連接所述單元天線。
[0007]進(jìn)一步的，所述單元天線具有η2個(gè);所述單元天線分布有η行和η列。
[0008]作為一種改進(jìn)，任意所述單元天線與同行相鄰的單元天線距離相等，任意所述單元天線與同列相鄰的單元天線距離相等。
[0009]更進(jìn)一步的，任意所述單元天線與同行和同列的相鄰單元天線距離相等。
[0010]具體的，相鄰所述單元天線的距離為四分之一工作波長(zhǎng)。
[0011 ]特別的，每個(gè)所述單元天線進(jìn)行獨(dú)立饋電。
[0012]更進(jìn)一步的，每個(gè)所述單元天線進(jìn)行獨(dú)立饋電之后，通過(guò)后端電路進(jìn)行匹配整合。
[0013]本發(fā)明一種貼片天線陣，繼承了陣列天線的多天線特性，將單元天線在金屬介質(zhì)地的天線面按矩陣方式排列，利用陣列特性改變阻抗，無(wú)需復(fù)雜的阻抗鏈接，利用多天線的收集信號(hào)增加了天線系統(tǒng)的整體接收能量，等同增加了天線的增益。從而改善小天線的阻抗增益和方向性，達(dá)到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了天線的阻抗問(wèn)題，大大提高了效率。無(wú)需過(guò)于嚴(yán)格的陣勢(shì)、及無(wú)需阻抗匹配上的復(fù)雜銜接，用于能量的接收可以起到聚少成多的作用，無(wú)需追求過(guò)高增益的天線單元也無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜的阻攔匹配組合鏈接，只需增加單元數(shù)目即可增加收集的能量。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種貼片天線陣排列方式示意圖；
[0015]圖2A為2.4GHz獨(dú)立天線示意圖；
[0016]圖2B為2.4GHz獨(dú)立天線增益3D示意圖；
[0017]圖3A為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線示意圖；
[0018]圖3B為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線all單元天線增益3D示意圖；
[0019]圖4A為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線示意圖；
[0020]圖4B為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線al2單元天線增益3D示意圖；
[0021]圖5A為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線示意圖；
[0022]圖5B為本發(fā)明一種貼片天線陣2.4GHz組合天線a22單元天線增益3D示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]天線設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的電磁問(wèn)題，雖然天線的種類形形色色，但其本質(zhì)歸根到底就是設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定電流分布的輻射體。天線所要求的各個(gè)參數(shù)都是由其輻射體或包圍輻射體的封閉面上的電流分布決定的。陣列天線是將已經(jīng)具備某些優(yōu)勢(shì)的特性天線按一定數(shù)量一定方式組合在一起。其組合后，一般能得出一個(gè)特性相對(duì)更好的天線，如高的增益、更強(qiáng)的方向性等。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明一種貼片天線陣，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極;所述天線體包括金屬介質(zhì)地的天線面I和多個(gè)單元天線2，所述單元天線2為貼片面天線;所述單元天線2以矩陣方式排列分布在所述天線面I上，所述單元天線2具有η2個(gè);所述單元天線2分布有η行和η列；作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選方式任意所述單元天線2與同行相鄰的單元天線2距離相等，或者任意所述單元天線2與同列相鄰的單元天線2距離相等，或者任意所述單元天線2與同行和同列的相鄰單元天線2距離都相等。
[0026]為了使天線陣列效果達(dá)到最佳，本實(shí)施例中相鄰所述單元天線2的距離為四分之一工作波長(zhǎng)。
[0027]所述饋線正極和饋線負(fù)極分別連接所述單元天線2，每個(gè)所述單元天線2進(jìn)行獨(dú)立饋電；每個(gè)所述單元天線2進(jìn)行獨(dú)立饋電之后，通過(guò)后端電路進(jìn)行匹配整合。
[0028]本發(fā)明為平面貼片陣列天線。單元天線2為patch天線(貼片面天線)。組合后的單元天線2性能不會(huì)改變(或者變化可忽略)，組合后相當(dāng)于1+1+...+I的效果。
[0029]單元天線的數(shù)目為n*n個(gè)，即有η排η列，以矩陣方式排列，并分布在同一平面介質(zhì)上(地)。相鄰單元天線間以一定且相等的距離排列。如圖1-5Α所示，小方塊為單元天線，夕卜圍大方塊為金屬介質(zhì)地。各個(gè)單元天線的尺寸因其天線的種類和頻率決定。以邊長(zhǎng)為d=l/4wl為例(wl=wavelength的簡(jiǎn)寫，意思為:波長(zhǎng))。如圖1所示，all，al2‘"aln為第一行η個(gè)天線單元編號(hào)。則all與al2之間的間距為d，al2與al3之間的間距也是d...以此類推，所有行單元間的間距均為d。同樣列方向:all，a21，為第一列η個(gè)單元天線的編號(hào)。則all與a21之間的間距為d，a21與a31之間的間距也是d，所有列單元間的間距均為d。所有的單元天線均在金屬介質(zhì)地的范圍內(nèi)，相鄰地邊緣的所有天線單元距離地邊緣的距離均為d。如編號(hào)為all，al2"_aln第一行和最后一行an I，an2…ann以及第一列a 11，&21"_&111和最后一列a In，aSrvanrud的取值為四分之一波長(zhǎng)。饋電方式為每個(gè)單元天線獨(dú)立饋電。即陣列中每個(gè)單元天線獨(dú)立饋電，阻抗匹配電路移植至能量接收電路后部。
[0030]如圖2A-5B所示，本發(fā)明經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證，證實(shí)了單個(gè)天線頻率為2.4GHz的天線，比較單個(gè)與3*3個(gè)單元天線組合后增益。事實(shí)證明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了單元天線1+1+…+1式的組合，可以自由組合，根據(jù)需要增減單元天線的數(shù)目；無(wú)需復(fù)雜的阻抗匹配電路且各個(gè)單元天線間的相互影響可忽略。
[0031]本發(fā)明一種貼片天線陣，繼承了陣列天線的多天線特性，將單元天線在金屬介質(zhì)地的天線面按矩陣方式排列，利用陣列特性改變阻抗，無(wú)需復(fù)雜的阻抗鏈接，利用多天線的收集信號(hào)增加了天線系統(tǒng)的整體接收能量，等同增加了天線的增益。從而改善小天線的阻抗增益和方向性，達(dá)到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了天線的阻抗問(wèn)題，大大提高了效率。無(wú)需過(guò)于嚴(yán)格的陣勢(shì)、及無(wú)需阻抗匹配上的復(fù)雜銜接，用于能量的接收可以起到聚少成多的作用，無(wú)需追求過(guò)高增益的天線單元也無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜的阻攔匹配組合鏈接，只需增加單元數(shù)目即可增加收集的能量。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種貼片天線陣，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極;其特征在于，所述天線體包括金屬介質(zhì)地的天線面和多個(gè)單元天線，所述單元天線為貼片天線；所述單元天線以矩陣方式排列分布在所述天線面上，所述饋線正極和饋線負(fù)極分別連接所述單元天線。2.如權(quán)利要求1所述的貼片天線陣，其特征在于，所述單元天線具有η2個(gè);所述單元天線分布有η行和η列。3.如權(quán)利要求2所述的貼片天線陣，其特征在于，任意所述單元天線與同行相鄰的單元天線距離相等，任意所述單元天線與同列相鄰的單元天線距離相等。4.如權(quán)利要求3所述的貼片天線陣，其特征在于，任意所述單元天線與同行和同列的相鄰單元天線距離相等。5.如權(quán)利要求4所述的貼片天線陣，其特征在于，相鄰所述單元天線的距離為四分之一工作波長(zhǎng)。6.如權(quán)利要求5所述的貼片天線陣，其特征在于，每個(gè)所述單元天線進(jìn)行獨(dú)立饋電。7.如權(quán)利要求6所述的貼片天線陣，其特征在于，每個(gè)所述單元天線進(jìn)行獨(dú)立饋電之后，通過(guò)后端電路進(jìn)行匹配整合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種貼片天線陣，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極；所述天線體包括金屬介質(zhì)地的天線面和多個(gè)單元天線，所述單元天線為貼片天線；所述單元天線以矩陣方式排列分布在所述天線面上，所述饋線正極和饋線負(fù)極分別連接所述單元天線。本發(fā)明一種貼片天線陣，繼承了陣列天線的多天線特性，將單元天線在金屬介質(zhì)地的天線面按矩陣方式排列，利用陣列特性改變阻抗，無(wú)需復(fù)雜的阻抗鏈接，利用多天線的收集信號(hào)增加了天線系統(tǒng)的整體接收能量，等同增加了天線的增益，無(wú)需追求過(guò)高增益的天線單元也無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜的阻攔匹配組合鏈接，只需增加單元數(shù)目即可增加收集的能量。
【IPC分類】H01Q1/36, H01Q21/00
【公開號(hào)】CN105514620
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511026508
【發(fā)明人】黃曉霞, 談?dòng)罟? 毛成華, 呂婧, 肖鐘凱
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日