CN105226385A - 一种c波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，包括有1张辐射层PCB双面板(1)、1个金属上框架(2)、1张馈电层PCB双面板(3)和1个金属下框架(4)，通过设置有安装定位孔h1、安装定位孔h2、安装定位孔h3和安装定位孔h4，并经铆钉(5)、铆钉(6)紧密衔接，相结合构成一个叠层式模块化结构整体，其中：辐射层PCB双面板(1)，又包括有上辐射面(11)、下辐射面(12)和介质基板(13)；馈电层PCB双面板(3)，又包括有上馈电层(31)、下馈电层(32)和介质基板(33)；上辐射面(11)，上面设置又有上辐射圆片阵列(111)和上敷铜带(112)；下辐射面(12)，上面设置又有下辐射圆片阵列(121)和下敷铜带(122)；制作出的C波段高增益定向天线，具有增益高、回波损耗小、圆极化性能良好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于通信技术领域的天线架构，尤其是一种C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构。
背景技术
天线是一种能有效地辐射或接收电磁波的装置。定向天线是一种在空间特定方向上具有比其他方向上能更有效地发射或接收电磁波的天线。
当前，在军事通信领域，无线通信系统面临的环境越来越复杂，对通信系统的要求越来越高，特别是抗干扰的能力。高增益定向天线能在有用信号方向形成高增益窄波束，而在其他方向形成低增益的旁瓣或零陷。在通信应用中，将定向天线主波束对准有用信号，从而能对来自其他方向的干扰起到一定的抑制作用。另外，与线极化天线相比，圆极化天线能更好地克服由于通信载体爬坡等带来的天线极化失配问题。
通过采用不同的馈电方式、腔体结构、布线方式及带线尺寸，可制成不同性能的定向天线。目前研制C波段的具有尺寸小、增益高、轴比低的圆极化高增益定向天线，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术的不足，提供设计合理、性能可靠的一种C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，包括有1张辐射层PCB双面板1、1个金属上框架2、1张馈电层PCB双面板3和1个金属下框架4，通过设置有安装定位孔h1、安装定位孔h2、安装定位孔h3和安装定位孔h4，并经铆钉5、铆钉6紧密衔接，相结合构成一个叠层式模块化结构整体，其特征是：
所述辐射层PCB双面板1，又包括有上辐射面11、下辐射面12和介质基板13，用以使射频信号与空间耦合。
所述馈电层PCB双面板3，又包括有上馈电层31、下馈电层32和介质基板33，用以使射频信号与辐射层PCB双面板1耦合。
所述上辐射面11，上面设置又有上辐射圆片阵列111和上敷铜带112；上辐射圆片阵列111，用以提高定向天线的增益；上敷铜带112，用以射频接地。
所述下辐射面12，上面设置又有下辐射圆片阵列121和下敷铜带122；下辐射圆片阵列121，用以提高定向天线的增益；下敷铜带122，用以射频接地。
所述上辐射圆片阵列111和下辐射圆片阵列121的圆片大小不同，用以提高定向天线的相对阻抗带宽。
所述上馈电层31，上面又设置有米字形微带线性缝隙311、圆形贴片312和敷铜带313。
所述下馈电层(32)，上面又设置有微带等分功分器(321)、微带不等分功分器(322)、微带不等分功分器(323)、微带不等分功分器(324)和微带不等分功分器(325)以及圆环形耦合器(326)、圆环形耦合器(327)、移相器(328)、移相器(329)，用以组合成定向天线的馈电网络。
所述圆环形耦合器(326)，相对于圆环形耦合器(327)旋转90度，用以提高定向天线的圆极化性能。
所述圆环形耦合器(326)与圆环形耦合器(327)，通过金属化过孔m2与上馈电层(31)的圆形贴片(312)相连，用以提高阻抗匹配性能。
所述等分功分器(321)，又包含有阻抗变换微带线(3211)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(322)，又包含有阻抗变换微带线(3221)、第二级阻抗变换微带线(3222)和阻抗变换微带线(3223)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(323)，又包含有阻抗变换微带线(3231)、阻抗变换微带线(3232)和第二级阻抗变换微带线(3233)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(324)，又包含有阻抗变换微带线(3241)、第二级阻抗变换微带线(3242)和阻抗变换微带线(3243)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(325)，又包含有阻抗变换微带线(3251)、阻抗变换微带线(3252)和第二级阻抗变换微带线(3253)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述金属上框架(2)，用以固定辐射层PCB双面板(1)与馈电层PCB双面板(3)；下辐射面(12)的下敷铜带(122)，通过金属上框架(2)与上馈电层(31)的敷铜带(313)连接，用以射频共地。
附图说明：
图1是本发明整体架构示意图；
图2是本发明辐射层PCB双面板1的上辐射面示意图；
图3是本发明辐射层PCB双面板1的下辐射面示意图；
图4是本发明馈电层PCB双面板3的上馈电层示意图；
图5是本发明馈电层PCB双面板3的下馈电层示意图；
图6是本发明回波损耗的测试结果图；
图7是本发明增益的测试结果图；
图8是本发明轴比的测试结果图；
图中符号说明：
1是辐射层PCB双面板；
2是金属上框架；
3是馈电层PCB双面板；
4是金属下框架；
5是安装铆钉；
6是安装铆钉；
11是辐射层PCB双面板1的上辐射面；
12是辐射层PCB双面板1的下辐射面；
13是辐射层PCB双面板1的介质基板；
31是馈电层PCB双面板3的上馈电层；
32是馈电层PCB双面板3的下馈电层；
33是馈电层PCB双面板3的介质基板；
111是上辐射面11的上辐射圆片阵列；
112是上辐射面11的上敷铜带；
121是下辐射面12的下辐射圆片阵列；
122是下辐射面12的下敷铜带；
311是上馈电层31的米字形微带线性缝隙；
312是上馈电层31的圆形贴片；
313是上馈电层31的敷铜带；
321是下馈电层32的微带等分功分器；
322是下馈电层32的微带不等分功分器；
323是下馈电层32的微带不等分功分器；
324是下馈电层32的微带不等分功分器；
325是下馈电层32的微带不等分功分器；
326是下馈电层32的圆环形耦合器；
327是下馈电层32的圆环形耦合器；
328是下馈电层32的移相器；
329是下馈电层32的移相器；
3211是等分功分器321的阻抗变换微带线；
3221是微带不等分功分器322的阻抗变换微带线；
3222是微带不等分功分器322的第二级阻抗变换微带线；
3223是微带不等分功分器322的阻抗变换微带线；
3231是微带不等分功分器323的阻抗变换微带线；
3232是微带不等分功分器323的阻抗变换微带线；
3233是微带不等分功分器323的第二级阻抗变换微带线；
3241是微带不等分功分器324的阻抗变换微带线；
3242是微带不等分功分器324的第二级阻抗变换微带线；
3243是微带不等分功分器324的阻抗变换微带线；
3251是微带不等分功分器325的阻抗变换微带线；
3252是微带不等分功分器325的阻抗变换微带线；
3253是微带不等分功分器325的第二级阻抗变换微带线；
h1是辐射层PCB双面板1的安装定位孔；
h2、h3是金属上框架2的安装定位孔；
h4是金属下框架4的安装定位孔；
m1是辐射层PCB双面板1的金属化过孔；
m2是馈电层PCB双面板3的金属化过孔；
具体实施方式
请参阅图1至图8所示，为本发明具体实施例。
结合附图1至附图5可以看出：
本发明包括有1张辐射层PCB双面板1、1个金属上框架2、1张馈电层PCB双面板3和1个金属下框架4，通过设置有安装定位孔h1、安装定位孔h2、安装定位孔h3和安装定位孔h4，并经铆钉5、铆钉6紧密衔接，相结合构成一个叠层式模块化结构整体，其中：
所述辐射层PCB双面板1，又包括有上辐射面11、下辐射面12和介质基板13，用以使射频信号与空间耦合。
所述馈电层PCB双面板3，又包括有上馈电层31、下馈电层32和介质基板33，用以使射频信号与辐射层PCB双面板1耦合。
所述上辐射面11，上面设置又有上辐射圆片阵列111和上敷铜带112；上辐射圆片阵列111，用以提高定向天线的增益；上敷铜带112，用以射频接地。
所述下辐射面12，上面设置又有下辐射圆片阵列121和下敷铜带122；下辐射圆片阵列121，用以提高定向天线的增益；下敷铜带122，用以射频接地。
所述上辐射圆片阵列111和下辐射圆片阵列121的圆片大小不同，用以提高定向天线的相对阻抗带宽。
所述上馈电层31，上面又设置有米字形微带线性缝隙311、圆形贴片312和敷铜带313。
所述下馈电层(32)，上面又设置有微带等分功分器(321)、微带不等分功分器(322)、微带不等分功分器(323)、微带不等分功分器(324)和微带不等分功分器(325)以及圆环形耦合器(326)、圆环形耦合器(327)、移相器(328)、移相器(329)，用以组合成定向天线的馈电网络。
所述圆环形耦合器(326)，相对于圆环形耦合器(327)旋转90度，用以提高定向天线的圆极化性能。
所述圆环形耦合器(326)与圆环形耦合器(327)，通过金属化过孔m2与上馈电层(31)的圆形贴片(312)相连，用以提高阻抗匹配性能。
所述等分功分器(321)，又包含有阻抗变换微带线(3211)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(322)，又包含有阻抗变换微带线(3221)、第二级阻抗变换微带线(3222)和阻抗变换微带线(3223)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(323)，又包含有阻抗变换微带线(3231)、阻抗变换微带线(3232)和第二级阻抗变换微带线(3233)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(324)，又包含有阻抗变换微带线(3241)、第二级阻抗变换微带线(3242)和阻抗变换微带线(3243)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述微带不等分功分器(325)，又包含有阻抗变换微带线(3251)、阻抗变换微带线(3252)和第二级阻抗变换微带线(3253)，用以提高阻抗匹配的性能。
所述金属上框架(2)，用以固定辐射层PCB双面板(1)与馈电层PCB双面板(3)；下辐射面(12)的下敷铜带(122)，通过金属上框架(2)与上馈电层(31)的敷铜带(313)连接，用以射频共地。
从图6、图7和图8还可以看出：
本发明实施例输入回波损耗s11、增益Gain及轴比性能的测试结果，如图中所示，定向天线的回波损耗性能s11小于-14dB，增益Gain大于14.5dBi，轴比小于3dB。
由此可见，在保证模件较小尺寸的条件下，可以满足C波段宽带电台对小型化高增益圆极化定向天线的需求。
值得说明的是：
所述上辐射圆片阵列111和下辐射圆片阵列121的圆片直径及间距，米字形缝隙311、微带等分功分器321、微带不等分功分器322、微带不等分功分器323、微带不等分功分器324、微带不等分功分器325、圆环形耦合器326、圆环形耦合器327、移相器328和移相器329的线宽、线长以及基板材料等参数要选取合适，否则无法满足C波段宽带电台对高增益圆极化定向天线的需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所揭示的前提上，还可以做出若干改进与润饰，这些修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，包括有1张辐射层PCB双面板(1)、1个金属上框架(2)、1张馈电层PCB双面板(3)和1个金属下框架(4)，通过设置有安装定位孔h1、安装定位孔h2、安装定位孔h3和安装定位孔h4，并经铆钉(5)、铆钉(6)紧密衔接，相结合构成一个叠层式模块化结构整体，其特征是：
a.所述辐射层PCB双面板(1)，又包括有上辐射面(11)、下辐射面(12)和介质基板(13)，用以使射频信号与空间耦合；
b.所述馈电层PCB双面板(3)，又包括有上馈电层(31)、下馈电层(32)和介质基板(33)，用以使射频信号与辐射层PCB双面板(1)耦合。
2.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述上辐射面(11)，上面设置又有上辐射圆片阵列(111)和上敷铜带(112)；上辐射圆片阵列(111)，用以提高定向天线的增益；上敷铜带(112)，用以射频接地。
3.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述下辐射面(12)，上面设置又有下辐射圆片阵列(121)和下敷铜带(122)；下辐射圆片阵列(121)，用以提高定向天线的增益；下敷铜带(122)，用以射频接地。
4.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述上馈电层(31)，上面又设置有米字形微带线性缝隙(311)、圆形贴片(312)和敷铜带(313)，用以提高定向天线的圆极化性能。
5.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述下馈电层(32)，上面又设置有微带等分功分器(321)、微带不等分功分器(322)、微带不等分功分器(323)、微带不等分功分器(324)和微带不等分功分器(325)以及圆环形耦合器(326)、圆环形耦合器(327)、移相器(328)、移相器(329)，用以组合成定向天线的馈电网络。
6.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述微带不等分功分器(322)，又包含有阻抗变换微带线(3221)、第二级阻抗变换微带线(3222)和阻抗变换微带线(3223)，用以提高阻抗匹配的性能。
7.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述微带不等分功分器(323)，又包含有阻抗变换微带线(3231)、阻抗变换微带线(3232)和第二级阻抗变换微带线(3233)，用以提高阻抗匹配的性能。
8.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述微带不等分功分器(324)，又包含有阻抗变换微带线(3241)、第二级阻抗变换微带线(3242)和阻抗变换微带线(3243)，用以提高阻抗匹配的性能。
9.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述微带不等分功分器(325)，又包含有阻抗变换微带线(3251)、阻抗变换微带线(3252)和第二级阻抗变换微带线(3253)，用以提高阻抗匹配的性能。
10.如权利要求1所述的C波段高增益定向天线微带三维版图拓扑架构，其特征是：
所述金属上框架(2)，用以固定辐射层PCB双面板(1)与馈电层PCB双面板(3)；下辐射面(12)的下敷铜带(122)，通过金属上框架(2)与上馈电层(31)的敷铜带(313)紧密相接，用以射频共地。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |