一种低剖面强耦合天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种低剖面强耦合天线阵列，包括两个馈电单元，且以相互垂直交叉的方式设置，形成

【技术实现步骤摘要】
一种低剖面强耦合天线阵列


[0001]本专利技术属于无线通信领域，具体涉及一种宽带天线阵列小型化的设计方法，可以用于星载天线阵列设计。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，天线作为无线通信设备中至关重要的一部分，天线性能的优劣直接影响着整个通信系统的通信质量。由于双极化天线自身特有的优点，其既可以被用作基站天线，又可以通过加载支线耦合器或定向耦合器的方法，获得圆极化天线。本专利技术具有宽频带、结构简单、易加工等特点以及采用强耦合技术获得的低剖面，小型化，轻量化等优点，使得该天线成为了星载天线设计中的优选天线。
[0003]传统天线阵列阵元间距需满足λ0/2<S<λ0条件，按照此阵元条件组阵，会造成传统天线阵列剖面高，体积大，同时会给星载天线设计安装带来了一定的难度。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术目的旨在提供一种实现天线阵列低剖面、小型化、宽频带的天线阵列设计方法，与传统天线阵列尽量减少阵元间互耦不同，本专利技术是通过减小阵元间距并对阵元间距进行优化，合理的利用天线单元间的互耦产生的容抗，抵消了天线与反射板之间的感抗，改善了天线的阻抗匹配特性，展宽了天线的工作带宽，降低了天线阵列的剖面，从而实现了天线的小型化，轻量化设计。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低剖面强耦合天线阵列，包括两个馈电单元，且以相互垂直交叉的方式设置，形成
±
45
°
双极化天线，双极化天线包括谐振馈电环、S型馈电结构、辐射贴片、反射板、同轴电缆，所述谐振馈电环与馈电电路位于介质板的两侧，所述介质板材料为聚四氟乙烯，所述同轴电缆的外皮与谐振馈电环连接、内芯与S型馈电结构连接，所述辐射贴片位于介质板的下侧、与谐振馈电环连接，反射板材料为金属材料、与谐振馈电环连接；
[0006]所述双极化天线设有多组，形成1*8线阵，所述天线阵列包括介质板、反射板和馈电结构，通过阵列单元间距S控制单元之间的互耦强度，利用天线单元之间的互耦响应形成的容抗抵消天线单元与反射板之间的感抗，从而提高了天线端口的阻抗匹配性能，展宽了天线带宽，通过降低天线剖面高度和减小阵元间距实现基站天线阵列的小型化。
[0007]优选的，所述双极化天线贴片宽度为Wa，所述Wa的范围为0.24λ
L
～0.28λ
L
，λ
L
为工作频段的最低工作频率。
[0008]优选的，所述双极化天线剖面高度H，所述H的范围为0.11λ
L
～0.15λ
L
，λ
L
为工作频段的最低工作频率。
[0009]可以通过调节所述S型馈电结构阻抗匹配枝节，获得良好的阻抗匹配。
[0010]所述的谐振环馈电结构既可以通过缝隙的耦合馈电展宽带宽，又可以通过支架和支架的短路连接降低天线剖面
[0011]与现有技术相比，本专利技术一种低剖面强耦合天线阵列，具有以下优点
[0012]1、利用S型微带馈线耦合馈电，通过调节S型微带馈线的各匹配枝节，可以获得较好的匹配特性。
[0013]2.引入了谐振环馈电技术，该谐振环既可以作为S型微带馈线的地板，又可以作为辐射贴片的馈电结构，从而改善了天线工作频带内的匹配特性，获得了较宽的工作带宽。
[0014]3.采用了减小阵元间距以增加互耦强度的强耦合技术，该技术的应用，有效的改善了天线阻抗匹配，减小了天线尺寸，从而获得一款小型化的天线阵列。
[0015]4.具有体积小、结构简单，加工容易，成本低廉等特点。
附图说明
[0016]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：
[0017]图1是本专利技术的天线单元的整天结构图和馈电结构图；
[0018]图2是本专利技术天线单元的端口回波损耗；
[0019]图3是本专利技术天线单元的端口隔离度；
[0020]图4是本专利技术天线单元在430MHz的水平面方向图；
[0021]图5是本专利技术天线单元在430MHz的垂直面方向图；
[0022]图6是本专利技术面阵的顶层俯视图、侧视图和底层仰视图；
[0023]图7、图9是本专利技术线阵+45
°
极化天线阵列端口的有源驻波；
[0024]图8、图10是本专利技术线阵的+45
°
极化天线每列单元在430MHz处的方向图。
[0025]附图中：110、天线单元辐射贴片介质层；111、天线单元辐射贴片金属层；120、谐振环介质层；121、S型馈电结构；122、同轴线内芯焊盘；123、S型馈电末端匹配枝节；124、谐振环金属地；131、天线单元反射板；141、谐振环耦合缝隙；161、阵列辐射贴片；162、阵列反射板；163、阵列馈电结构。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]参照图1和图6，形成双极化天线线阵阵列，其中相邻的天线单元间距为S＝330mm，阵元数目为8个。在矩形介质板161下表面印刷每个天线单元的辐射贴片111，S型馈电结构121的焊盘151(B)与同轴线的内芯焊接在一起，124(B)与同轴线的金属屏蔽层焊接在一起。S型馈电结构121通过缝隙141(B)对谐振环124耦合馈电，谐振环通过支撑点125和126对辐射贴片111馈电，从而产生辐射。介质板161和谐振环介质板120采用介电常数2.2的聚四氟乙烯板材，厚度1.2mm。矩形反射板162采用厚度为2mm的金属板材，介质板161矩形反射板162间距H为110mm。
[0028]本专利技术的效果可以结合仿真结果做进一步说明：
[0029]1、仿真内容
[0030]1.1、利用商业仿真软件HFSS_16.0对上述实施方式中所采用的双极化+45度极化和
‑
45度极化天线单元的端口回波损耗进行仿真计算，结果如图2所示。
[0031]1.2、利用商业仿真软件HFSS_16.0对上述实施方式中所采用的天线单元的双端口隔离度进行仿真计算，结果如图3所示。
[0032]1.3、利用商业仿真软件HFSS_16.0对上述实施方式中所采用的天线单元远场辐射方向图进行仿真计算，结果如图4所示，其中，图4为实例中所采用的双极化天线单元在430MHz水平面归一化辐射方向图。
[0033]1.4、利用商业仿真软件HFSS_16.0对上述实施方式中所采用的双极化天线单元的远场辐射方向图进行仿真计算，结果如图5所示，其中，图5为实例中所采用的双极化天线单元在430MHz垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低剖面强耦合天线阵列，其特征在于：包括两个馈电单元，且以相互垂直交叉的方式设置，形成
±
45
°
双极化天线，双极化天线包括谐振馈电环、S型馈电结构、辐射贴片、反射板、同轴电缆，所述谐振馈电环与馈电电路位于介质板的两侧，所述介质板材料为聚四氟乙烯，所述同轴电缆的外皮与谐振馈电环连接、内芯与S型馈电结构连接，所述辐射贴片位于介质板的下侧、与谐振馈电环连接，反射板材料为金属材料、与谐振馈电环连接；所述双极化天线设有多组，形成1*8线阵，所述天线阵列包括介质板、反...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鲁豫，袁清，
申请(专利权)人：苏州耀欧然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：