CN103050772A - 一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，包括辐射单元（1）、馈电网络装置（2）、绝缘支撑件（3）和反射板（4），其中，辐射单元（1）上表面设置有两组M×N阵列排布的辐射单体（5），M、N分别为大于等于2的整数；馈电网络装置（2）的下表面设置有预置倾角网络单元，辐射单元（1）的下表面与馈电网络装置（2）的上表面连接在一起，辐射单体（5）和预置倾角网络单元之间电连接；馈电网络装置（2）的下表面通过绝缘支撑件（3）设置在反射板（4）的上表面上；本发明基于非Butler矩阵，具有损耗小、带宽宽、尺寸小的优点，装配方便，适宜批量生产。

Description

一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线

技术领域                                 

本发明涉及一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线。

背景技术

劈裂天线由基于扇区劈裂组网方式提出的一种天线结构。扇区劈裂是为了解决移动通信中容量和组网策略提出的。初期研究表明，扇区劈裂能够用来进行低成本覆盖和平滑扩容，针对这个方案就需要一种满足要求的天线，该天线能产生劈裂波束。

申请号为201010171134.1的中国专利申请提出了一种应用Butler矩阵的实施方案。Butler矩阵由不等功率分配器、90°电桥和移相器组成；其中，电桥的带宽特性不佳，尤其是1/2波长单元间距的限制使隔离度变差以致无法接受，而且该Butler矩阵还存在损耗大、尺寸大和波束偏移角度受限等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于非Butler矩阵馈电，具有损耗小、带宽宽、尺寸小的优点的劈裂天线。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，包括辐射单元、馈电网络装置、绝缘支撑件和反射板，其中，辐射单元上表面设置有M×N阵列排布的辐射单体，M、N分别为大于等于2的整数；馈电网络装置的下表面设置有预置倾角网络单元，辐射单元的下表面与馈电网络装置的上表面连接在一起，辐射单体和预置倾角网络单元之间电连接；馈电网络装置的下表面通过绝缘支撑件设置在反射板的上表面上；所述辐射单元上表面设置有两组M×N阵列排布的辐射单体。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预置倾角网络单元包括预置上倾网络单元和预置下倾网络单元。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预置倾角网络单元为微带线、同轴线或带状线组成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述辐射单元上的两组M×N阵列辐射单体之间呈交错排列或相邻排列。

作为本发明的一种优选技术方案：所述辐射单体为微带贴片单元、微带缝隙单元或半波对称振子单元。

本发明所述一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线基于非Butler矩阵，具有损耗小、带宽宽、尺寸小的优点；

（2）本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线，针对由辐射单元发出的信号，可以实现任意角度的信号波束偏移；

（3）本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线，采用了非Butler矩阵馈电网络，缩小了天线尺寸，降低了网络损耗，使得整个劈裂天线的装配变得方便，适宜批量生产。

附图说明

图1是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线的结构示意图；

图2是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线应用在2400-2500MHz的结构示意图；

图3-1是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线应用在2450MHz频点时与预置上倾网络单元相对应的上倾信号波束的水平面方向图；

图3-2是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线应用在2450MHz频点时与预置下倾网络单元相对应的下倾信号波束的水平面方向图；

图4-1是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线预置信号波束偏移角度为15°，应用在2450MHz频点时，预置上倾网络单元和预置下倾网络单元的信号波束的垂直面方向图；

图4-2是本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线预置信号波束偏移角度为25°，应用在2450MHz频点时，预置上倾网络单元和预置下倾网络单元的信号波束的垂直面方向图。

其中，1. 辐射单元，2. 馈电网络装置，3. 绝缘支撑件，4. 反射板，5. 辐射单体，6. 预置上倾网络单元，7. 预置下倾网络单元。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。 

如图1所示，本发明设计了一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，包括辐射单元1、馈电网络装置2、绝缘支撑件3和反射板4，其中，辐射单元1上表面设置有M×N阵列排布的辐射单体5，M、N分别为大于等于2的整数；馈电网络装置2的下表面设置有预置倾角网络单元，辐射单元1的下表面与馈电网络装置2的上表面连接在一起，辐射单体5和预置倾角网络单元之间电连接；馈电网络装置2的下表面通过绝缘支撑件3设置在反射板4的上表面上；所述辐射单元1上表面设置有两组M×N阵列排布的辐射单体5。

本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线基于非Butler矩阵，具有损耗小、带宽宽、尺寸小的优点。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预置倾角网络单元包括预置上倾网络单元6和预置下倾网络单元7，通过对预置倾角网络单元的幅相加权实现信号波束的偏移。

本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线，针对由辐射单元1发出的信号，设置预置上倾网络单元6和预置下倾网络单元7，可以实现任意角度的波束偏移。

作为本发明的一种优选技术方案：所述预置倾角网络单元为微带线、同轴线或带状线组成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述辐射单元1上的两组M×N阵列辐射单体5之间呈交错排列或相邻排列。

作为本发明的一种优选技术方案：所述辐射单体5为微带贴片单元、微带缝隙单元或半波对称振子单元。 

本发明中，对所述馈电网络装置2上的预置倾角网络单元应用幅、相加权技术，通过对幅度和相位的优化，可以实现对波束宽度、波束偏移角度和旁瓣电平的控制。

如图2所示，本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线应用在2400-2500MHz时的实施例示意图，辐射单元1为两组3×3阵列，两组阵列呈交错排列，行间距设为100mm，列间距设为75mm；辐射单元1上的辐射单体5为微带天线；馈电网络装置2上的预置倾角网络单元由微带线组成，辐射单元1的下表面与馈电网络装置2的上表面连接在一起，辐射单体5和预置倾角网络单元之间电连接；馈电网络装置2的下表面通过绝缘支撑件3设置在反射板4的上表面上。

如图3-1所示，本发明应用在2450MHz频点时与预置上倾网络单元6相对应的上倾信号波束的水平面方向图，波束宽度为19.9°。

如图3-2所示，本发明应用在2450MHz频点时与预置下倾网络单元7相对应的下倾信号波束的水平面方向图，波束宽度为20.1°。

如图4-1所示，本发明预置信号波束偏移角度为15°，实现2450MHz频点时，预置上倾网络单元6和预置下倾网络单元7的信号波束的垂直面方向图，幅度分别为（0.7，1，0.7），相位分别为（0°，±50°，±100°），上倾信号波束和下倾信号波束的宽度分别为30.2°和30.1°，同极化的上倾信号波束和下倾信号波束的天线阵面法线方向（指向0度）交叉电平为3dB。

如图4-2所示，本发明预置信号波束偏移角度为25°，实现2450MHz频点时，预置上倾网络单元6和预置下倾网络单元7的信号波束的垂直面方向图，幅度分别为（0.7，1，0.7），相位分别为（0°，±83.3°，±166.6°），上倾信号波束和下倾信号波束的宽度分别为30.3°和30.2°，同极化的上倾信号波束和下倾信号波束的天线阵面法线方向（指向0度）交叉电平为9.7dB。

本发明设计的非Butler矩阵馈电的劈裂天线，采用了非Butler矩阵馈电网络，缩小了天线尺寸，降低了网络损耗，使得整个馈电劈裂天线的装配变得方便，适宜批量生产。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1. 一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，包括辐射单元（1）、馈电网络装置（2）、绝缘支撑件（3）和反射板（4），其中，辐射单元（1）上表面设置有M×N阵列排布的辐射单体（5），M、N分别为大于等于2的整数；馈电网络装置（2）的下表面设置有预置倾角网络单元，辐射单元（1）的下表面与馈电网络装置（2）的上表面连接在一起，辐射单体（5）和预置倾角网络单元之间电连接；馈电网络装置（2）的下表面通过绝缘支撑件（3）设置在反射板（4）的上表面上；其特征在于：所述辐射单元（1）上表面设置有两组M×N阵列排布的辐射单体（5）。

2. 根据权利要求1所述一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，其特征在于：所述预置倾角网络单元包括预置上倾网络单元（6）和预置下倾网络单元（7）。

3. 根据权利要求1或2所述一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，其特征在于：所述预置倾角网络单元为微带线、同轴线或带状线组成。

4. 根据权利要求1所述一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，其特征在于：所述辐射单元（1）上的两组M×N阵列辐射单体（5）之间呈交错排列或相邻排列。

5. 根据权利要求1或4所述一种非Butler矩阵馈电的劈裂天线，其特征在于：所述辐射单体（5）为微带贴片单元、微带缝隙单元或半波对称振子单元。

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