CN102882000A - 一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列 - Google Patents

一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列 Download PDF

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荆丽雯
董佳鑫
刘曦
马欣茹
林怡琛
刘梦芊
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Abstract

一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列，它涉及一种印刷型八木天线阵列，具体涉及一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列。本发明为了解决现有印刷型八木天线的天线单元组成的阵列时由于较强的互耦降低了天线阵列阻抗带宽的问题。本发明的天线阵列的两个天线单元并排平行设置在介质板的正面上，每个天线单元的引向器、反射器由上至下并排平行印刷在介质板的正面上，第一对称振子和第二对称振子呈一字型印刷在引向器与反射器之间，第一对称振子靠近与其相对应的第二对称振子的一侧通过金属化过孔连接馈电，第二对称振子靠近与其对应的第一对称振子的一侧与反射器连接。本发明用于无线电技术领域。

Description

一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列
技术领域
本发明涉及一种印刷型八木天线阵列，具体涉及一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列。
背景技术
八木天线由日本东北大学的八木秀次和宇田太郎于1928年发明，自从问世以来，由6于其具有简单的结构以及较高的增益，已经广泛应用于无线电通讯以及雷达系统中。这种天线的结构一般是由一副有源振子（通常为半波振子）、一个反射器和若干个引向器组成，典型的结构为圆柱形振子结构。随着对该天线研究的深入，先后出现了有源振子为折合振子、扇形振子、圆锥振子等形式的引向天线，反射器也出现了角反射器和抛物面反射器等形式。随着印刷电路技术的发展，由Qian等人首先提出了印刷电路形式的准八木天线，这类天线一般是将反射器和馈电网络进行一体化设计，集成馈电线的地板就是引向天线的反射器。现有印刷型八木天线具有较宽阻抗带宽的同时结构尺寸较大，尤其是馈电结构的尺寸较大，需要在天线的尺寸、带宽和增益三者之间实现平衡，同时天线单元组成阵列时较强的互耦会明显降低天线的阻抗带宽。
发明内容
本发明为解决现有印刷型八木天线的天线单元组成阵列时，较强的互耦降低了天线阻抗带宽的问题，进而提出一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括两个天线单元、两个加载部分和两个馈电部分，两个天线单元并排平行设置在介质板的正面上，两个加载部分呈一字型印刷在介质板的背面上，每个加载部分分别各通过一个分支馈线与印刷在介质板背面下边缘中部的馈电部分连接，每个天线单元包括引向器、第一对称振子、第二对称振子和反射器，引向器、反射器由上至下并排平行印刷在介质板的正面上，反射器通过分支馈线与印刷在介质板正面下边缘中部的馈电部分连接，第一对称振子和第二对称振子呈一字型印刷在引向器与反射器之间，第一对称振子靠近与其相对应的第二对称振子的一侧通过金属化过孔连接馈电，第二对称振子靠近与其对应的第一对称振子的一侧与反射器连接。
本发明的有益效果是：本发明通过在介质板背面印刷加载部分消除了天线单元组成阵列后的带宽下降问题，保持了天线阵列的相对带宽，本发明具有宽频带、小型化、轻型且具有较高的增益；本发明结构简单，制作成本低，便于安装和维护。
附图说明
图1是本发明正面的整体结构示意图，图2是本发明背面的整体结构示意图，图3是本发明的具体实施方式的反射系数与频率关系的测试结果，图4是本发明的具体实施方式的在典型频点2.2GHz处的E面方向图的测试结果，图5是本发明的具体实施方式的在典型频点2.2GHz处的H面方向图的测试结果。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列包括两个天线单元、两个加载部分5和两个馈电部分6，两个天线单元并排平行设置在介质板的正面上，两个加载部分5呈一字型印刷在介质板的背面上，每个加载部分5分别各通过一个分支馈线7与印刷在介质板背面下边缘中部的馈电部分6连接，每个天线单元包括引向器1、第一对称振子2、第二对称振子3和反射器4，引向器1、反射器4由上至下并排平行印刷在介质板的正面上，反射器4通过分支馈线7与印刷在介质板正面下边缘中部的馈电部分6连接，第一对称振子2和第二对称振子3呈一字型印刷在引向器1与反射器4之间，第一对称振子2靠近与其相对应的第二对称振子3的一侧通过金属化过孔连接馈电，第二对称振子3靠近与其对应的第一对称振子2的一侧与反射器4连接。
本实施方式中第一对称振子2上金属化过孔的直径为1mm；本实施方式中每个金属化过孔的中心与介质板下边缘的距离为35mm。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列的引向器1的长度Ld为40mm，引向器1的宽度Wd为6mm，第一对称振子2的长度L为24.7mm，第一对称振子2的宽度W为6mm，第二对称振子3与第一对称振子2的结构和大小相同，反射器4的长度Lr为106mm，反射器4的宽度Wr为6mm，每个加载部分5的长度Ls为45.5mm，每个加载部分5的宽度Ws为6mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列的两个天线单元的中心距离Lp为107mm，引向器1与第一对称振子2之间的中心距离Sd为14.5mm，引向器1与反射器4之间的中心距离Sr为22.2mm，每个加载部分5与分支馈线7之间的距离Hs为34.3mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷新八木天线阵列的介质板是相对介电常数为4.4厚度为1mm的等级为FR-4的耐火材料制作的介质板，介质板的长度为230mm，介质板的宽度为55mm。本实施方式中的FR-4是一种耐燃材料等级的代号，代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
实施例
从图3可以看出，本发明的天线阵列在1.5-2.5GHz的频率范围内的反射系数低于-10dB，相对带宽达50%，阻抗带宽很宽。
图4和图5的方向图测试结果表明，天线阵列的副瓣电平都在-10dB以下，获得了良好的定向性，该天线在2.2GHz处的增益测试结果为9dB，实现了高增益的结果，这个增益结果表明天线两个单元的互耦较小，引入的加载起到了降低互耦的作用。

Claims (4)

1.一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列，其特征在于：所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列包括两个天线单元、两个加载部分（5）和两个馈电部分（6），两个天线单元并排平行设置在介质板的正面上，两个加载部分（5）呈一字型印刷在介质板的背面上，每个加载部分（5）分别各通过一个分支馈线（7）与印刷在介质板背面下边缘中部的馈电部分（6）连接，每个天线单元包括引向器（1）、第一对称振子（2）、第二对称振子（3）和反射器（4），引向器（1）、反射器（4）由上至下并排平行印刷在介质板的正面上，反射器（4）通过分支馈线（7）与印刷在介质板正面下边缘中部的馈电部分（6）连接，第一对称振子（2）和第二对称振子（3）呈一字型印刷在引向器（1）与反射器（4）之间，第一对称振子（2）靠近与其相对应的第二对称振子（3）的一侧通过金属化过孔连接馈电，第二对称振子（3）靠近与其对应的第一对称振子（2）的一侧与反射器（4）连接。
2.根据权利要求1所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列，其特征在于：引向器（1）的长度（Ld）为40mm，引向器（1）的宽度（Wd）为6mm，第一对称振子（2）的长度（L）为24.7mm，第一对称振子（2）的宽度（W）为6mm，第二对称振子（3）与第一对称振子（2）的结构和大小相同，反射器（4）的长度（Lr）为106mm，反射器（4）的宽度（Wr）为6mm，每个加载部分（5）的长度（Ls）为45.5mm，每个加载部分（5）的宽度（Ws）为6mm。
3.根据权利要求1所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线阵列，其特征在于：两个天线单元的中心距离（Lp）为107mm，引向器（1）与第一对称振子（2）之间的中心距离（Sd）为14.5mm，引向器（1）与反射器（4）之间的中心距离（Sr）为22.2mm，每个加载部分（5）与分支馈线（7）之间的距离（Hs）为34.3mm。
4.根据权利要求1、2或3所述一种振子加载型平衡微带线馈电的印刷新八木天线阵列，其特征在于：介质板是相对结点常数为4.4厚度为1mm的等级为FR-4的耐火材料制作的介质板，介质板的长度为230mm，介质板的宽度为55mm。
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