具有增加带宽的微带贴片天线制造技术

本发明专利技术的主题是“具有增加带宽的微带贴片天线”。一种微带天线阵列包括：薄衬底；放置在衬底的第一侧上的两个或多于两个微带辐射贴片，每个辐射贴片包括：输入端口；在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度；在横向方向上延伸的辐射贴片长度，其中横向方向垂直于纵向方向，并且其中纵向和横向方向在辐射贴片的平面中；沿着辐射贴片宽度的中点的辐射贴片横向轴；以及沿着辐射贴片长度的中点的辐射贴片纵向轴，其中两个或多于两个辐射贴片在纵向方向上间隔开，使得每个辐射贴片的辐射贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐；以及放置在衬底的第一侧上的一个或多个寄生贴片，其中寄生贴片的数量比辐射贴片的数量少至少一个。

【技术实现步骤摘要】
具有增加带宽的微带贴片天线本公开涉及微波天线，特别涉及微带贴片天线阵列。特别是在1至10GHz范围中的高频无线电传输和微波传输对具有低功耗的高速数据传输非常重要。此外，印刷电路板（PCB）上组件的增加的密度要求减小PCB上各个组件的尺寸以促进进一步的组件密度增加的进步。微带贴片天线正变得日益有用，因为它们能被直接印刷到电路板上，并且它们的低外形和小尺寸使它们特别适合其中诸如空间和重量之类的参数非常重要的应用。现有的贴片天线通常是低成本且易于制作的。从第一方面来看，本专利技术提供了一种微带天线阵列，其包括：薄衬底；放置在衬底的第一侧上的两个或多于两个微带辐射贴片，每个辐射贴片包括：输入端口；在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度；在横向方向上延伸的辐射贴片长度，其中横向方向垂直于纵向方向，并且其中纵向和横向方向在辐射贴片的平面中；沿着辐射贴片宽度的中点的辐射贴片横向轴；以及沿着辐射贴片长度的中点的辐射贴片纵向轴，其中两个或多于两个辐射贴片在纵向方向上间隔开，使得每个辐射贴片的辐射贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐；以及放置在衬底的第一侧上的一个或多个寄生贴片，其中寄生贴片的数量比辐射贴片的数量少至少一个，每个寄生贴片包括：在纵向方向上延伸的寄生贴片宽度；在横向方向上延伸的寄生贴片长度；沿着寄生贴片宽度的中点的寄生贴片横向轴；以及沿着寄生贴片长度的中点的寄生贴片纵向轴，其中一个或多个寄生贴片在纵向方向上间隔开，使得每个寄生贴片的寄生贴片纵向轴沿着公共纵向轴对齐，其中每个寄生贴片定位于两个辐射贴片之间，并且其中每个寄生贴片的寄生贴片横向轴定位于每个寄生贴片两侧的两个辐射贴片的辐射贴片横向轴之间的中点。第一方面的优点是将贴片天线阵列的带宽增加约50%或更多，这取决于所用贴片的特定材料和构造。此外，使用薄衬底具有增加结构灵活性和降低制造成本的优点。微带是一种类型的传输线，其可用于传输微波、太赫兹或高频无线电波。微带结构可以使用技术人员已知的常规方法制作在印刷电路板（PCB）上或者作为单片微波集成电路（MMIC）的一部分。此类方法包括但不限于研磨、网版印刷和化学蚀刻。因此，微带贴片天线可以通过那些技术之一形成在PCB上。当衬底在厚度上相比衬底上天线的频率的波长（特别是相对于电介质衬底中天线的波长λd）小得多时，衬底可以被认为是“薄”的。这个波长根据自由空间中的信号波长λ0通过衬底材料的相对介电常数εr而被修正，其中。因此，具有较高介电常数的介质将导致电介质中较短的信号波长。薄衬底可以包括单层衬底材料，其中该材料可以具有约1.0mm或更小（诸如0.5mm、0.2mm或0.1mm）的厚度。诸如Duroid、Teflon或FR4之类的衬底材料可以适用于薄膜贴片天线。薄衬底可以相比于较厚的单层衬底或多层衬底更有柔性。对于贴片天线阵列使用薄衬底可以允许阵列形成在圆形物体周围，或者适合于以其他方式使用较厚衬底的阵列将难以符合的空间。微带结构可以形成在PCB的导电层上，该导电层是在PCB衬底的顶部上的导电材料层。与衬底的厚度相比，导电层可以相对薄。微带结构的形状在导电层的平面中可以是二维的，并且该结构可以通过蚀刻或研磨PCB的导电层以去除不想要的导电材料来形成。导电平面中的每个微带结构可以具有均匀的厚度。接地层在衬底的与导电层相对的侧上。接地层可以是厚度均匀的，并且可以由与导电层相同的材料形成。接地层可以是无缺陷的或者可以具有形成在其表面中的缺陷。接地层可以覆盖它被放置在的侧上的所有衬底。寄生元件或无源辐射器是不电连接到任何其他组件的导电元件。换句话说，寄生组件没有输入端口，并且不被直接驱动。微波贴片天线包括在衬底上形成的至少两个辐射贴片。该结构作为整体（包括两个或多于两个辐射贴片）可以被统称为“阵列”。辐射贴片可以在衬底上以单行形成。每个辐射贴片可以在相同的衬底上被定向在相同的方向上。每个辐射贴片可以在衬底的纵向方向上沿着公共纵向轴相等地间隔开。每个辐射贴片可以沿着公共纵向轴规则地间隔开，使得每个相邻辐射贴片的辐射横向轴与彼此等距。两个相邻辐射贴片之间的距离可以是大约0.5λ0，或者可以在0.25λ0至0.75λ0的范围中。备选地，在多于两个辐射贴片的阵列中，两个辐射贴片之间的距离可以不规则。每个辐射贴片可以具有相等的尺寸，也就是说，每个辐射贴片的辐射贴片宽度和辐射贴片长度是相同的。备选地，辐射贴片可以具有在各个辐射贴片或贴片子集之间不同的辐射贴片宽度和/或辐射贴片长度。寄生贴片可以是在辐射贴片的平面中形成为单个连续贴片的导电材料。备选地，术语“寄生贴片”可以指包括若干组件的结构。也就是说，寄生贴片可以包括衬底上的导电材料带和一个或多个VIA，其中VIA是衬底的一侧上的导电金属和衬底的另一侧上的接地平面之间的电连接，并且可以是通孔，其中用导电材料涂覆孔的边缘。又备选地，寄生贴片可以指包括在辐射贴片的平面中在衬底上形成的两个或多于两个导电材料带的结构。一个或多个VIA可以沿着寄生贴片纵向轴放置，并将寄生贴片的导电金属部分划分成两个四分之一波长λd/4谐振部分。四分之一波长λd/4部分可以通过一个或多个VIA耦合在一起。这种耦合可以产生附加的谐振频率f3。在两个或多于两个VIA的情况下，VIA之间的距离和VIA的直径被调谐，以在两个四分之一波长λd/4谐振部分之间提供必要的耦合。VIA可以被定位成形成其他长度的谐振部分。作为另一种备选方案，寄生贴片可以包括放置在辐射贴片之间的两个或多于两个寄生微带线。也就是说，寄生贴片可以包括在横向方向形成的两个或多于两个微带线。横向微带线可以是平行的，并且它们可以具有相等宽度。两个或多于两个寄生微带线的长度可以约为中心工作频率f0下衬底中的信号的一半波长λd/2。寄生微带线和辐射贴片之间的间隙GP可以被调谐，以在辐射贴片之间提供一定强度的耦合k。寄生微带线可以通过间隙GPML耦合在一起。这种耦合可以产生附加的谐振频率f3。寄生微带线之间的间隙GPML可以被调谐以在它们之间提供必要的耦合。这种耦合可以使得单个响应中的纹波被最小化。寄生贴片结构可以具有总寄生贴片宽度和总寄生贴片长度，其中这些尺寸可以涵盖导电平面中寄生贴片中的所有组件。这些总长度可以包括寄生贴片的附加特征，诸如VIA，或者可以覆盖由多于一个寄生微带线形成的贴片的范围。寄生贴片可以不与导电平面中的辐射贴片中的任何辐射贴片物理接触。一个或多个寄生贴片中的至少一个寄生贴片可以关于公共纵向轴对称。一个或多个寄生贴片中的至少一个寄生贴片可以关于它的寄生贴片横向轴对称。两个或多于两个辐射贴片中的至少一个辐射贴片可以关于它的辐射贴片横向轴对称。第一方面的微带阵列可以使用微带馈电（microstripfeed），其是由相同导电层上的微带线对微带天线的激励。可以备选地以若干其他非限制性方式对微波贴片天线馈电，所述其他非限制性方式诸如：直接在贴片的末端；使用嵌入馈电（insetfeed）；使用四分之一波长阻抗匹配传输线；从下面使用同轴电缆或探针馈电；使用耦合馈电；或者使用孔径馈电。馈电的特定类型可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微带天线阵列（200；300；400），包括：/n薄衬底（204）；/n两个或多于两个微带辐射贴片（202；302；402），所述两个或多于两个微带辐射贴片（202；302；402）放置在所述衬底（204）的第一侧（208）上，每个辐射贴片（202；302；402）包括：/n输入端口（210）；/n在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度（W

【技术特征摘要】
20191108 EP 19208147.91.一种微带天线阵列（200；300；400），包括：
薄衬底（204）；
两个或多于两个微带辐射贴片（202；302；402），所述两个或多于两个微带辐射贴片（202；302；402）放置在所述衬底（204）的第一侧（208）上，每个辐射贴片（202；302；402）包括：
输入端口（210）；
在纵向方向上延伸的辐射贴片宽度（WRP）；
在横向方向上延伸的辐射贴片长度（LRP），其中所述横向方向垂直于所述纵向方向，并且其中所述纵向和横向方向在所述辐射贴片的平面中；
沿着所述辐射贴片宽度的中点的辐射贴片横向轴（TRP）；以及
沿着所述辐射贴片长度的中点的辐射贴片纵向轴，
其中所述两个或多于两个辐射贴片在所述纵向方向上间隔开，使得每个辐射贴片的所述辐射贴片纵向轴沿着公共纵向轴（C）对齐；以及
一个或多个寄生贴片（212；312；412），所述一个或多个寄生贴片（212；312；412）放置在所述衬底（204）的所述第一侧（208）上，其中寄生贴片的数量比辐射贴片的数量少至少一个，每个寄生贴片包括：
在所述纵向方向上延伸的寄生贴片宽度（WPP）；
在所述横向方向上延伸的寄生贴片长度（LPP）；
沿着所述寄生贴片宽度的中点的寄生贴片横向轴（TPP）；以及
沿着所述寄生贴片长度的中点的寄生贴片纵向轴，
其中所述一个或多个寄生贴片（212；312；412）在所述纵向方向上间隔开，使得每个寄生贴片的所述寄生贴片纵向轴沿着所述公共纵向轴（C）对齐，其中每个寄生贴片定位于两个辐射贴片（202；302；402）之间，并且其中每个寄生贴片的所述寄生贴片横向轴（TPP）定位于每个寄生贴片两侧的所述两个辐射贴片的所述辐射贴片横向轴（TRP）之间的中点。


2.如权利要求1所述的阵列，其中所述辐射贴片输入端口沿着...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕托特斯基，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US