一种四元双极化的双层分枝微带天线阵制造技术

本发明专利技术公开了一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，属于导航技术领域，包括四元容抗匹配嵌入式贴片、四元双极化贴片、微带分枝激励片、双极化同轴馈电激励柱、底层金属接地板、微带线馈电激励片和极化端口；底层金属接地板设在第二基板的底部，所述极化端口设有四组，每组两个，四组极化端口分别靠近第二基板的四角，底层金属接地板上设有与极化端口位置对应的通孔，所述极化端口的底部设在所述通孔中，顶部设有延伸至第一基板顶部的双极化同轴馈电激励柱；双极化同轴馈电激励柱的顶部设有微带线馈电激励片，两个相邻的微带线馈电激励片共同连接一个四元双极化贴片，微带线馈电激励片和四元双极化贴片的连接处还设有微带分枝激励片。激励片。激励片。

【技术实现步骤摘要】
一种四元双极化的双层分枝微带天线阵


[0001]本专利技术公开了一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，属于导航


技术介绍

[0002]“低耦合小型化传感器天线阵”一直以来都是天线领域研究的热点和难点。在移动终端设备中(WLAN、移动电话、蓝牙设备、或是笔记型计算机等等)，天线都是其中的重要组件，其完成能量转换和电磁波的定向辐射。随着物联网的兴起，使用1.575GHz频段的GPS导航无线基站电子产品越来越多，对小型化和抗干扰性的天线提出了更高的要求。
[0003]微带天线因其体积小、重量轻、制造工艺简单，并且与PCB板共形的特点，极易完成传输或接收发射数据及信息，提高无线传输的可靠度。微带天线在无机械结构或其它连接设备的情况下，可等效为一个谐振腔，在谐振频段有较高的价值。现有无线移动终端设备通常采用多根射频天线工作，然而一些重要指标(如天线的尺寸、带宽、增益等)却受到固定尺寸下的增益极限和带宽极限等物理原理的限制，使得射频天线的小型化技术难度逐渐增加，并且射频电磁场分布的复杂性，逼近物理极限值成为巨大的技术难题，并且小型化的双单元间距小于半个波长时极易产生耦合干扰，导致天线方向图畸变，恶化天线的性能。因此，在不改变天线尺寸的前提下，如何设计一款低耦合、高隔离度的天线，已成为亟待解决的问题。
[0004]CN202010845032.7公开了同心半圆环微带天线，单极子单元的结构相比较为简单，满足1.575GHz GPS传感器需求；CN202797265U公开了单圆环小型微带天线，本专利技术则采用圆形分枝贴片天线设计，通过多元天线设计将极大增加天线阵增益。
[0005]现有技术存在的问题为：多数移动终端的无线通讯设备采用多根射频天线组成阵列。然而这种阵列的一些重要指标(如天线阵的尺寸、带宽、增益等)却受到基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限和带宽极限等)，并且传统N元射频天线阵只能提供N倍的自由度来调控阵列波束，严重受限于阵列个数，这使得传统天线阵的设计需要增加阵元的个数。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，以解决现有技术中，智能天线阵谐振损耗增大，成本高的问题。
[0007]一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，包括第一基板和第二基板，所述第一基板设在第二基板顶部，还包括四元容抗匹配嵌入式贴片、四元双极化贴片、微带分枝激励片、双极化同轴馈电激励柱、底层金属接地板、微带线馈电激励片和极化端口；
[0008]底层金属接地板设在第二基板的底部，所述极化端口设有四组，每组两个，四组极化端口分别靠近第二基板的四角，底层金属接地板上设有与极化端口位置对应的通孔，所述极化端口的底部设在所述通孔中，顶部设有延伸至第一基板顶部的双极化同轴馈电激励柱；
[0009]双极化同轴馈电激励柱的顶部设有微带线馈电激励片，两个相邻的微带线馈电激
励片共同连接一个四元双极化贴片，微带线馈电激励片和四元双极化贴片的连接处还设有微带分枝激励片。
[0010]优选地，所述四元双极化贴片包括四元圆形贴片和两个正交矩形贴片，正交矩形贴片一端连接四元圆形贴片，另一端连接微带线馈电激励片，微带分枝激励片垂直连接正交矩形贴片。
[0011]优选地，连接同一个四元圆形贴片的两个正交矩形贴片互相垂直。
[0012]优选地，微带分枝激励片和四元双极化贴片与其靠近的第二基板的角设在两个双极化同轴馈电激励柱的异侧。
[0013]优选地，四元圆形贴片的单极子表面辐射体半径小于λ
b
/4，阵元间距尺寸小于λ
b
/2，其中，λ
b
为GPS谐振频率1.575GHz处自由空间的波长。
[0014]优选地，所述四元容抗匹配嵌入式贴片设在第二基板中，位于距第一基板h/3处，其中h为第一基板和第二基板的厚度和。
[0015]优选地，对于1.575GHz GPS频段天线，四元双极化分枝贴片的阵元间距尺寸为0.5λ
b
，其中，λ
b
为LTE谐振频率的自由空间波长，εr为罗杰斯RO3010介质层的介电常数，c为光速，f为LTE谐振频率。
[0016]优选地，所述极化端口为圆形。
[0017]本专利技术具有如下优点：与现有技术相比，本专利技术具有双倍自由度的波束控制功能，并且成本低、易共性及小型化等优势，适合用于智能LTE无线传感器模块；低耦合高隔离度，实现小型化；使谐振点集中在1.575GHz GPS频段，将LTE带宽拓展100M、全向辐射增益达8dB、基于上层金属片的结构可灵活调整天线偶极子单元的尺寸，同时保证天线阵谐振体保持净空达到相关增益高、超带宽。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构图；
[0019]图2是回波损耗图；
[0020]图3是EH面辐射图；
[0021]图4是三维方向增益图；
[0022]附图标记包括：1
‑
第一基板；2
‑
第二基板；3
‑
四元容抗匹配嵌入式贴片；4
‑
四元双极化贴片；5
‑
微带分枝激励片；6
‑
垂直馈电激励柱；7
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水平馈电激励柱；8
‑
金属接地板；9
‑
微带线馈电激励片；10
‑
极化端口。
具体实施方式
[0023]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：
[0024]一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，包括第一基板1和第二基板2，所述第一基板1设在第二基板2顶部，还包括四元容抗匹配嵌入式贴片3、四元双极化贴片4、微带分枝激励片5、双极化同轴馈电激励柱、底层金属接地板8、微带线馈电激励片9和极化端口10；
[0025]底层金属接地板8设在第二基板2的底部，所述极化端口10设有四组，每组两个，四组极化端口10分别靠近第二基板2的四角，底层金属接地板8上设有与极化端口10位置对应
的通孔，所述极化端口10的底部设在所述通孔中，顶部设有延伸至第一基板1顶部的双极化同轴馈电激励柱；
[0026]双极化同轴馈电激励柱的顶部设有微带线馈电激励片9，两个相邻的微带线馈电激励片9共同连接一个四元双极化贴片4，微带线馈电激励片9和四元双极化贴片4的连接处还设有微带分枝激励片5。
[0027]所述四元双极化贴片4包括四元圆形贴片和两个正交矩形贴片，正交矩形贴片一端连接四元圆形贴片，另一端连接微带线馈电激励片9，微带分枝激励片5垂直连接正交矩形贴片。
[0028]连接同一个四元圆形贴片的两个正交矩形贴片互相垂直。
[0029]微带分枝激励片5和四元双极化贴片4与其靠近的第二基板2的角设在两个双极化同轴馈电激励柱的异侧。
[0030]四元圆形贴片的单极子表面辐射体半径小于λ
b
/4，阵元间距尺寸小于λ
b
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，包括第一基板和第二基板，所述第一基板设在第二基板顶部，其特征在于，还包括四元容抗匹配嵌入式贴片、四元双极化贴片、微带分枝激励片、双极化同轴馈电激励柱、底层金属接地板、微带线馈电激励片和极化端口；底层金属接地板设在第二基板的底部，所述极化端口设有四组，每组两个，四组极化端口分别靠近第二基板的四角，底层金属接地板上设有与极化端口位置对应的通孔，所述极化端口的底部设在所述通孔中，顶部设有延伸至第一基板顶部的双极化同轴馈电激励柱；双极化同轴馈电激励柱的顶部设有微带线馈电激励片，两个相邻的微带线馈电激励片共同连接一个四元双极化贴片，微带线馈电激励片和四元双极化贴片的连接处还设有微带分枝激励片。2.根据权利要求1所述的一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，其特征在于，所述四元双极化贴片包括四元圆形贴片和两个正交矩形贴片，正交矩形贴片一端连接四元圆形贴片，另一端连接微带线馈电激励片，微带分枝激励片垂直连接正交矩形贴片。3.根据权利要求2所述的一种四元双极化的双层分枝微带天线阵，其特征在于，连接同一个四元圆形贴片的两个正交矩形贴片互相垂直。4.根据权利要求3所述的一种四元双极化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜利，郝传辉，孙绪保，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：