CN105514595A - 高增益微带阵列天线 - Google Patents

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唐军
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Abstract

本发明涉及一种天线，具体为高增益微带阵列天线，包括金属反射板，金属反射板上方为馈电网络，所述的馈电网络安装在第一介质板的下表面，所述的第一介质板上表面开有缝隙，缝隙上方有金属贴片，所述的金属贴片安装在第二介质板下表面；所述的金属反射板和第一介质板之间有空气层，所述的第一介质板和第二介质板之间也有空气层。本发明提供的高增益微带阵列天线，采用微带阵列的形式，加工容易、成本低、结构简单；产品具有低剖面的特点，反射板距离一般为四分之一工作波长，天线整体厚度不大、重量轻。

Description

高增益微带阵列天线
技术领域
本发明涉及一种天线，具体为高增益微带阵列天线。
背景技术
目前用于通信的高增益天线，即增益一般大于30dB，是采用抛物面天线的结构形式来实现的。
抛物面天线的结构复杂，馈电喇叭天线需要通过支架安装在抛物反射面的焦点上，还包括抛物反射面。抛物面天线剖面尺寸很大，需要较大的安装空间，对一些特殊用途不太实用。另外抛物面天线重量较重，抛物反射面为整块定型金属。抛物面天线加工复杂，抛物反射面需要根据尺寸专门开模，因此成本也较高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种高增益天线，成本低、体积小、加工容易、安装快捷。
具体技术方案为：
高增益微带阵列天线，包括金属反射板，金属反射板上方为馈电网络，所述的馈电网络安装在第一介质板的下表面，所述的第一介质板上表面开有缝隙，缝隙上方有金属贴片，所述的金属贴片安装在第二介质板下表面；所述的金属反射板和第一介质板之间有空气层，所述的第一介质板和第二介质板之间也有空气层。
金属贴片周围安装有寄生金属结构，所述的寄生金属结构与金属贴片不相连结。
第二介质板的上表面安装有寄生金属贴片。
所述的金属反射板两侧边向上折弯形成陷阱式结构，将第一介质板和第二介质板板包在内部。
本发明提供的高增益微带阵列天线，采用微带阵列的形式，介质板为常见介质板材料制成，反射金属板可以使用轻薄金属材料，采用电脑光刻技术在介质板表面加工，工艺简单成熟，不同形状、尺寸的辐射单元、馈电网络结构以及开缝等都能够一次性批量精确加工，不需要额外的模具，成本低，每层介质板分开加工，再按照设计要求组合起来，结构简单。产品具有低剖面的特点，反射板距离一般为四分之一工作波长，天线整体厚度不大、重量轻。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的装配示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示，高增益微带阵列天线，包括金属反射板1，金属反射板1上方为馈电网络3，所述的馈电网络3安装在第一介质板2的下表面，所述的第一介质板2上表面开有缝隙4，缝隙4上方有金属贴片6，所述的金属贴片6安装在第二介质板5下表面；所述的金属反射板1和第一介质板2之间有空气层，所述的第一介质板2和第二介质板5之间也有空气层。
空气相对介电常数为1，其余介质都大于1，因此空气层当作空气介质层，空气介质层的引入会将整个天线的等效介电常数降低，天线辐射效率也会相应提高，天线增益增大，同时空气介质的引入也会增加天线工作频带宽度。
为了实现该天线向+Z轴的定向辐射，最下方设置一块金属反射板1。
金属对电磁波有屏蔽作用，天线沿-Z轴辐射的能量会被金属反射板1反射回来与+Z轴方向的辐射叠加，当金属反射板1位置合适时，反射信号与+Z轴辐射信号相位相同，叠加增强，就形成了沿+Z轴的定向辐射功能，同时也提高了天线增益。
高增益微带阵列天线的单元增益大于9dB，根据天线单元数量增加一倍，阵列增益增大3dB的理论值，可以设计出高增益的微带阵列天线，例如需要30dB的阵列，理论上需要2的7次方个天线单元，计算依据：30dB与9dB相差21dB，21/3＝7，所以需要2的7次方个。
第一介质板2上表面的缝隙4可以设计成不同形状，例如设计成“十”字形结构，使天线具有双极化的特性。天线工作中心频率由最上层介质板上的金属贴片6尺寸决定。缝隙4也可以是“一”字形、“H”形、“X”字形或者其它形状，甚至是这些形状的组合。
金属贴片6周围安装有寄生金属结构，所述的寄生金属结构与金属贴片6不相连结。例如金属框，形成寄生工作频段，或者更宽的工作频段，也会增加有效辐射口径面积，增大增益。
第二介质板5的上表面安装有寄生金属贴片。寄生金属贴片与金属贴片6尺寸不同，形成寄生工作频段，或者更宽的工作频段。
金属反射板1除了平面结构，还可以是略大于第一介质板2，金属反射板1两侧边向上折弯形成陷阱式结构，将第一介质板2和第二介质板5板包在内部，提高天线定向辐射能力，增大增益。
该天线的可调参数有：
缝隙4形状、尺寸，馈电网络3与缝隙4的相对位置，金属贴片6尺寸，第一介质板2和第二介质板5之间的距离，金属反射板1和第一介质板2之间的距离。通过这些参数的调整可以获得需要的工作频段，频带宽度，增益，极化方式等主要天线指标。
如图2所示，天线安装，各层结构分别安装在卡槽7内，卡槽7为绝缘组件，能够精确地控制各层之间的距离。该绝缘组件可以作为天线罩使用，同时起到保护天线的功能。

Claims (4)

1.高增益微带阵列天线，其特征在于：包括金属反射板，金属反射板上方为馈电网络，所述的馈电网络安装在第一介质板的下表面，所述的第一介质板上表面开有缝隙，缝隙上方有金属贴片，所述的金属贴片安装在第二介质板下表面；所述的金属反射板和第一介质板之间有空气层，所述的第一介质板和第二介质板之间也有空气层。
2.根据权利要求1所述的高增益微带阵列天线，其特征在于：金属贴片周围安装有寄生金属结构，所述的寄生金属结构与金属贴片不相连结。
3.根据权利要求1所述的高增益微带阵列天线，其特征在于：第二介质板的上表面安装有寄生金属贴片。
4.根据权利要求1到3任一项所述的高增益微带阵列天线，其特征在于：所述的金属反射板两侧边向上折弯形成陷阱式结构，将第一介质板和第二介质板板包在内部。
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