本发明专利技术涉及无线通信技术领域，具体涉及一种缝隙耦合微带贴片阵列天线。包括由上至下依次布设的：信号层，所述信号层由7个天线单元组成，7个天线单元在x轴水平方向以线阵形式排列，其中每个天线单元由3个大小尺寸相同的微带贴片天线组成，3个微带贴片天线在y轴垂直方向以线阵形式排列；上层介质基板；接地层，接地层上设有21个矩形缝隙，每个缝隙中心位置与信号层上x轴水平方向相同位置的微带贴片天线的中心位置一致；下层介质基板；馈电层。本发明专利技术通过接地层上的矩形缝隙对辐射贴片进行馈电，既保证了天线具有一定的带宽，能满足天线工作频段要求，又明显缩小了天线整体尺寸，而且天线剖面低，易于加工，方便组装。方便组装。方便组装。
【技术实现步骤摘要】
一种缝隙耦合微带贴片阵列天线
[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别涉及工作在5.2
‑
5.6GHz频段的MIMO雷达天线，具体涉及一种缝隙耦合微带贴片阵列天线。
技术介绍
[0002]随着无线电技术的迅猛发展，阵列天线越来越多的应用于通信系统和雷达系统中。组阵后的阵列天线不仅能够实现低副瓣、高增益、多波束和强方向性等辐射性能，还能适用于天线波束赋形和相控扫描等，这些优点使得阵列天线在无线通信系统中发挥着重要作用。近年来，通信系统的频谱资源日益紧张，MIMO天线成为提高频谱资源利用率的重要选择。微带天线体积小，剖面低，便于和载体共形，容易和其他器件集成，便于实现天线的小型化。
[0003]但是微带天线仍存在工作带宽窄、损耗较大、单个天线的功率容量小等缺陷，同时传统的阵列天线还存在馈电网络设计结构复杂，阻抗匹配难度较大的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，本专利技术缝隙耦合微带贴片阵列天线采用缝隙耦合馈电形式，将微带阵列天线和馈电网络分别置于不同的介质基板上，通过接地层上的矩形缝隙对辐射贴片进行馈电，既保证了天线具有一定的带宽，能满足天线工作频段要求，又明显缩小了天线整体尺寸，而且天线剖面低，易于加工，方便组装。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，包括由上至下依次布设的：
[0006]信号层，所述信号层由7个天线单元组成，7个天线单元在x轴水平方向以线阵形式排列，其中每个天线单元由3个大小尺寸相同的微带贴片天线组成，3个微带贴片天线在y轴垂直方向以线阵形式排列；
[0007]上层介质基板；
[0008]接地层，接地层上设有21个矩形缝隙，每个缝隙中心位置与信号层上x轴水平方向相同位置的微带贴片天线的中心位置一致；
[0009]下层介质基板；
[0010]馈电层，所述馈电层由7路馈电网络组成，7路馈电网络在x轴水平方向以线阵形式排列，其中每一路馈电网络与信号层上的x轴水平方向位置一致的天线单元一一对应，每一路馈电网络和对应的天线单元组合构成1个子阵。
[0011]优选的，所述馈电网络由微带传输线、微带开路支节、阻抗匹配馈线和微带馈线组成；所述微带传输线由微带线一、微带线二、微带线三、微带线四和微带线五组成；所述微带开路支节由微带线六、微带线七和微带线八组成；所述阻抗匹配馈线由微带线九和微带线十组成。
[0012]优选的，所述微带线一的长度L1＝8mm；所述微带线二的长度L2＝6mm；所述微带线
三的长度L3＝8mm；所述微带线四的长度L4＝6mm；所述微带线五的长度L5＝8mm；所述微带线六的长度L6＝5.2mm；所述微带线七的长度L7＝4.5mm；所述微带线八的长度L8＝4mm；所述微带线九的长度L9＝3mm；所述微带线十的长度L10＝4.5mm；所述微带馈线的长度L11＝29.59mm。
[0013]优选的，所述阵列天线的长度Lsub＝188mm，宽度Wsub＝86.5mm；所述上层介质基板的厚度H1＝2.93mm；所述下层介质基板的厚度H2＝0.508mm；各子阵之间距离为25.8mm。
[0014]优选的，所述微带贴片天线的长度L＝12.5mm，宽度W＝11.5mm。
[0015]优选的，所述矩形缝隙的长度Ls＝9mm，宽度Ws＝1mm。
[0016]优选的，所述阵列天线的工作频段为5.2GHz
‑
5.6GHz。
[0017]优选的，所述阵列天线的方位波束指向角在0
°
左右，方位面E面半功率波束宽度在100
°±
10
°
范围内，俯仰面H面半功率波束宽度在32
°±5°
范围内，俯仰副瓣电平小于
‑
10dB，天线增益在9dB左右。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术缝隙耦合微带贴片阵列天线采用缝隙耦合馈电形式，将微带阵列天线和馈电网络分别置于不同的介质基板上，通过接地层上的矩形缝隙对辐射贴片进行馈电，既保证了天线具有一定的带宽，能满足天线工作频段要求，又明显缩小了天线整体尺寸，而且天线剖面低，易于加工，方便组装。
[0020]2、本专利技术设计的馈电网络采用缝隙耦合馈电并微带馈线的形式，设计成并联馈电形式的一分三的三等分功分器，为了实现输入端口阻抗匹配，在输入端口所在的微带馈线之前加一段阻抗匹配馈线，这样能实现输入端口所在的微带馈线为50Ω特性阻抗。
[0021]3、本专利技术设计的天线的工作频段为5.2GHz
‑
5.6GHz，通过改变辐射贴片尺寸大小和形状可以将天线的工作频段扩展至其他频段。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的缝隙耦合微带贴片阵列天线三维立体结构示意图。
[0023]图2为本专利技术提供的缝隙耦合微带贴片阵列天线平面分层结构图。
[0024]图3为本专利技术提供的信号层平面示意图。
[0025]图4为本专利技术提供的接地层平面示意图。
[0026]图5为本专利技术提供的馈电层平面示意图。
[0027]图6为本专利技术提供的馈电网络结构示意图。
[0028]图7为本专利技术提供的子阵
①
～
⑦
在中心频率5.4GHz处的回波损耗S11仿真图。
[0029]图8为本专利技术提供的子阵
①
～
⑦
在中心频率5.4GHz处的驻波比VSWR仿真图。
[0030]图9为本专利技术提供的子阵
①
～
⑦
在中心频率5.4GHz处的隔离度仿真图。
[0031]图10为本专利技术提供的子阵
①
工作时在频率5.2GHz处的方向图仿真图。
[0032]图11为本专利技术提供的子阵
①
工作时在频率5.4GHz处的方向图仿真图。
[0033]图12为本专利技术提供的子阵
①
工作时在频率5.6GHz处的方向图仿真图。
[0034]图13为本专利技术提供的子阵
④
工作时在频率5.2GHz处的方向图仿真图。
[0035]图14为本专利技术提供的子阵
④
工作时在频率5.4GHz处的方向图仿真图。
[0036]图15为本专利技术提供的子阵
④
工作时在频率5.6GHz处的方向图仿真图。
具体实施方式
[0037]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0038]如下图1所示，本专利技术实施例具体提供了一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，包括上层介质基板1，下层介质基板2，信号层3，接地层4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，其特征在于，包括由上至下依次布设的：信号层(3)，所述信号层(3)由7个天线单元(31)组成，7个天线单元(31)在x轴水平方向以线阵形式排列，其中每个天线单元(31)由3个大小尺寸相同的微带贴片天线(32)组成，3个微带贴片天线(32)在y轴垂直方向以线阵形式排列；上层介质基板(1)；接地层(4)，所述接地层(4)上设有21个矩形缝隙(41)，每个缝隙中心位置与信号层(3)上x轴水平方向相同位置的微带贴片天线(32)的中心位置一致；下层介质基板(2)；馈电层(5)，所述馈电层(5)由7路馈电网络(51)组成，7路馈电网络(51)在x轴水平方向以线阵形式排列，其中每一路馈电网络(51)与信号层(3)上的x轴水平方向位置一致的天线单元(31)一一对应，每一路馈电网络(51)和对应的天线单元(31)组合构成1个子阵。2.如权利要求1所述的一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，其特征在于，所述馈电网络(51)由微带传输线(51
‑
1)、微带开路支节(51
‑
2)、阻抗匹配馈线(51
‑
3)和微带馈线(51
‑
4)组成；所述微带传输线(51
‑
1)由微带线一(51
‑
11)、微带线二(51
‑
12)、微带线三(51
‑
13)、微带线四(51
‑
14)和微带线五(51
‑
15)组成；所述微带开路支节(51
‑
2)由微带线六(51
‑
21)、微带线七(51
‑
22)和微带线八(51
‑
23)组成；所述阻抗匹配馈线(51
‑
3)由微带线九(51
‑
31)和微带线十(51
‑
32)组成。3.如权利要求2所述的一种缝隙耦合微带贴片阵列天线，其特征在于，所述微带线一(51
‑
11)的长度L1＝8mm；所述微带线二(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦叶，叶青青，雷雨婷，韩寅冬，张磊，
申请(专利权)人：北方通用电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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