同极化微带双工天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种同极化微带双工天线阵列，包括两个相同的对称放置的微带贴片天线和一个带有双工功能的反相功率分配网络，所述反相功率分配网络包括功率分配微带线、发送微带带阻滤波器、发送阻抗变换微带线、接收微带带阻滤波器和接收阻抗变换微带线；发送微带带阻滤波器的一端与发送端口相连，另一端通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线相连；接收微带带阻滤波器的一端与接收端口相连，另一端通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线相连。本发明专利技术设计了一个即具有双工功能、又具有功率分配功能的双工功率分配网络，天线的结构比较紧凑，增益较高。同时通过设置发送和接收微带带阻滤波器，实现了发送与接收端口间的高隔离度。

Microstrip antenna array

The invention discloses a duplex polarization microstrip antenna array, microstrip patch antenna includes two identical symmetrically and a duplex function inverting power distribution network, the reverse power distribution network power distribution including microstrip line, microstrip bandpass filter, transmission transmission impedance transformation of microstrip line, microstrip band receiver filter and receive impedance microstrip line; sending end microstrip bandpass filter is connected with the send port, the other end is connected with the power distribution of the microstrip line by sending impedance microstrip line; receiving microstrip bandstop filter is connected with the receiving port, the other end of the impedance transformation of microstrip line is connected with the receiving power allocation of microstrip line. The invention designs a duplex power distribution network which has duplex function and power distribution function. At the same time, the high isolation between transmitting and receiving ports is realized by setting the transmit and receive microstrip band stop filter.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，特别涉及一种同极化微带双工天线阵列。
技术介绍
天馈系统是无线通信系统的最前端，是无线通信系统不可缺少的关键部件。天馈系统包括天线、滤波器和双工器，传统方法是三者单独设计，然后用射频电缆进行连接。缺点是三者都需要独自的匹配网络与50欧姆馈线进行匹配，带来体积大、总量重的问题，同时，过多的匹配网络带来了损耗大的缺点。随着无线通信的发展，通信系统越来越趋向于小型化和集成化，因此，一体化的天馈系统具有极大的需求。双工天线将天线、滤波器、双工器等前端器件联合进行设计，能够使得射频前端系统的结构更加紧凑，减少不必要的损耗引入，使得通信系统的小型化和集成化更加容易实现。在现有的技术中，具有能够实现双工功能(发射接收信号同时进行)的天线主要为双极化天线，该类型的天线发射及接受信号采用不同的极化方式，天线的发射接收能工作在相同的频段或者不同的频段。然而，在大部分的通信系统中，发射和接收往往要求是同极化的，而且要求发射和接收的方向图尽可能一致。因此，研制同极化的双工天线就很有必要。目前，同极化双工天线的设计主要利用微带贴片或者槽结构辐射两个相同极化的模式。通过模式间的隔离，或者在馈电网络中添加谐振结构，与辐射结构组成滤波天线，实现两个同极化工作频率间的端口隔离度。目前提出的同极化双工天线，发射与接收两个频率的间隔比较大，端口隔离度一般在20-30dB之间，而且天线的增益在5dBi以下。因此，目前的同极化双工天线总体来说存在端口隔离度不高，天线收发频率间隔较大，天线的增益不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种同极化微带双工天线阵列，与现有的同极化双工天线相比，天线的发射与接收频率间隔较近，天线发射接收的端口隔离度高，并且天线的增益较高。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：同极化微带双工天线阵列，包括两个相同的对称放置的微带贴片天线和一个带有双工功能的反相功率分配网络，所述反相功率分配网络包括功率分配微带线、发送微带带阻滤波器、发送阻抗变换微带线、接收微带带阻滤波器和接收阻抗变换微带线；发送微带带阻滤波器的一端与发送端口相连，另一端通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线相连；接收微带带阻滤波器的一端与接收端口相连，另一端通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线相连。优选的，所述发送微带带阻滤波器通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线在距离功率分配微带线中心点λg发/4处相连，λg发为发送信号在功率分配微带线上的波长。优选的，所述接收微带带阻滤波器通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线在功率分配微带线中心点的另一侧而且距离中心点λg收/4处相连，λg收为接收信号在功率分配微带线上的波长。具体的，所述同极化微带双工天线阵列，还包括两个平行放置的上层介质基板和下层介质基板，下层介质基板的上表面覆盖有金属的反射地板，底面设置反相功率分配网络；微带贴片天线包括印刷在上层介质基板上表面的两个矩形金属贴片和激励微带贴片天线的T形探针，所述T形探针由印刷在上层介质基板表面的金属微带和接在金属微带中心的金属探针组成，金属探针的另一端分别穿过反射地板和下层介质基板上的通孔与功率分配微带线的两端相连。优选的，发送微带带阻滤波器由两段末端开路微带线和一段连接微带线组成，连接微带线两端分别接两个末端开路微带线，末端开路微带线和连接微带线的长度和宽度使得频率为f发的发送信号能够通过、而频率为f收的接收信号不能通过。优选的，接收微带带阻滤波器由两段末端开路微带线和一段连接微带线组成，连接微带线两端分别接两个末端开路微带线，末端开路微带线和连接微带线的长度和宽度使得频率为f收的接收信号能够通过、而频率为f发的发送信号不能通过。更进一步的，发送微带带阻滤波器和接收微带带阻滤波器的工作通带与阻带频率相反。优选的，发送阻抗变换微带线的长度和宽度满足以下要求：保证对于频率为f收的接收信号而言，其在发送端口接匹配负载时，与功率分配微带线的连接端的阻抗接近开路。从而不影响频率为f收接收信号在功率分配微带线上的传输。优选的，接收阻抗变换微带线的长度和宽度满足以下要求：保证对于频率为f发的发送信号而言，其在接收端口接匹配负载时，与功率分配微带线的连接端的阻抗接近开路。从而不影响频率为f发发送信号在功率分配微带线上的传输。更进一步的，所述发送阻抗变换微带线和接收阻抗变换微带线是左右两段工作在不同频率下的长度为λg收/4及λg发/4的50Ω阻抗变换线。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术将阵列天线的功率分配网络与双工网络设计结合在一起，设计了一个既具有双工功能、又具有功率分配功能的双工功率分配网络。因此天线的结构比较紧凑。同时通过在发送端口设置发送微带带阻滤波器，在接收端口设置接收微带带阻滤波器，实现了发送与接收端口间的高隔离度。同时，本专利技术通过设计天线阵列，提高了天线的增益。2、本专利技术发射与接收的信号均通过T型探针上的微带与贴片天线进行耦合，其极化方向与耦合微带的方向相同，实现了发射接收同极化。3、本专利技术发送接收互扰小，通过在发送微带带阻滤波器与功率分配微带线间插入发送阻抗变换微带线，发射支路不会对功率分配微带线上的接收信号产生影响。通过在接收微带带阻滤波器与功率分配微带线间插入接收阻抗变换微带线，能够使得在发送端口(端口1)工作时，接收支路不会对功率分配微带线上的发送信号产生影响。因此，发送接收之间的互扰较小。4、现有的同极化双工天线，通常是基于带通滤波器的设计方法进行设计，而带通滤波器通带较关注于通带内的设计，在距离通带比较近的带外，抑制信号通过的效果一般不是很好，因此发送接收的频率间隔一般较远，以获得较好的端口隔离度。而本专利技术采用带阻滤波器的方法设计同极化双工天线，其在距离通带较近的带外，抑制信号通过的效果较好，因此能实现比较小的发送接收频率间隔，并保持较好的发射接收隔离特性。附图说明图1为本实施例的总示意图以及主要组成部分的编号标注；图2为本实施例的总示意图以及细化的编号标注；图3为本实施例天线的正面剖视图；图4为本实施例上层介质基板的俯视图；图5为本实施例上层介质基板的仰视图；图6为本实施例下层介质基板的俯视图；图7为本实施例下层介质基板的仰视图；图8为本实施例上层介质基板上表面结构的尺寸标注图；图9为本实施例上层介质基板下表面结构的尺寸标注图；图10为本实施例下层介质基板上表面结构的尺寸标注图；图11为本实施例发送带阻滤波器实例的仿真S参数曲线图；图12为本实施例接收带阻滤波器实例的仿真S参数曲线图；图13为本实施例发送变换微带线连接发送微带带阻滤波器的仿真S参数、以及发送端口(端口1)接匹配负载后的阻抗图；图14为本实施例接收变换微带线连接接收微带带阻滤波器的仿真S参数、以及接收端口(端口2)接匹配负载后的阻抗图；图15为本实施例天线的测试S参数曲线图；图16(a)为本实施例天线端口2(2.2GHz)激励的E面测试方向图；图16(b)为本实施例天线端口2(2.2GHz)激励的H面测试方向图；图17(a)为本实施例天线端口1(2.4GHz)激励的E面测试方向图；图17(b)为本实施例天线端口1(2.4GHz)激励的H面测试方向图；图18为本实施例天线的测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
同极化微带双工天线阵列，其特征在于，包括两个相同的对称放置的微带贴片天线和一个带有双工功能的反相功率分配网络，所述反相功率分配网络包括功率分配微带线、发送微带带阻滤波器、发送阻抗变换微带线、接收微带带阻滤波器和接收阻抗变换微带线；发送微带带阻滤波器的一端与发送端口相连，另一端通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线相连；接收微带带阻滤波器的一端与接收端口相连，另一端通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线相连。

【技术特征摘要】
1.同极化微带双工天线阵列，其特征在于，包括两个相同的对称放置的微带贴片天线和一个带有双工功能的反相功率分配网络，所述反相功率分配网络包括功率分配微带线、发送微带带阻滤波器、发送阻抗变换微带线、接收微带带阻滤波器和接收阻抗变换微带线；发送微带带阻滤波器的一端与发送端口相连，另一端通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线相连；接收微带带阻滤波器的一端与接收端口相连，另一端通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线相连。2.根据权利要求1所述的同极化微带双工天线阵列，其特征在于，所述发送微带带阻滤波器通过发送阻抗变换微带线与功率分配微带线在距离功率分配微带线中心点λg发/4处相连，λg发为发送信号在功率分配微带线上的波长。3.根据权利要求1所述的同极化微带双工天线阵列，其特征在于，所述接收微带带阻滤波器通过接收阻抗变换微带线与功率分配微带线在功率分配微带线中心点的另一侧而且距离中心点λg收/4处相连，λg收为接收信号在功率分配微带线上的波长。4.根据权利要求1所述的同极化微带双工天线阵列，其特征在于，所述同极化微带双工天线阵列，还包括两个平行放置的上层介质基板和下层介质基板，下层介质基板的上表面覆盖有金属的反射地板，底面设置反相功率分配网络；微带贴片天线包括印刷在上层介质基板上表面的两个矩形金属贴片和激励微带贴片天线的T形探针，所述T形探针由印刷在上层介质基板表面的金属微带和接在金属微带中心的金属探针组成，金属探针的另一端分别穿过反射地板和下层介质基板上的通孔与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢泽明，张培升，陈付昌，林娴静，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44