CN107069206A - 一种扇形波束微带阵列天线 - Google Patents
一种扇形波束微带阵列天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107069206A CN107069206A CN201710375689.XA CN201710375689A CN107069206A CN 107069206 A CN107069206 A CN 107069206A CN 201710375689 A CN201710375689 A CN 201710375689A CN 107069206 A CN107069206 A CN 107069206A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radiating element
- phase
- line
- fan
- shaped beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 241000256844 Apis mellifera Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
- H01Q21/293—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
Abstract
本发明公开了一种扇形波束微带阵列天线，包括辐射单元、移相单元、介质和金属接地板，所述辐射单元成多行多列的印刷在介质的一面，所述金属接地板贴合在介质的另一面，每一行上辐射单元通过连接导线相连，且在每一行上辐射单元连接导线的中点处设置馈电连接点，不同行辐射单元上馈电连接点通过馈电连接线相连，馈电连接线中部通过馈电线与待使用的电路相连；每一行上辐射单元以馈电连接点向两边方向分别只设有一个替代辐射单元位置的移相单元，所述移相单元为180度移相单元，移相单元之前的辐射单元相位均为0度，移相单元之后的辐射单元相位均为180度。该天线可以得到扇形波束，其成本低、一致性好、性能稳定，可采用印刷电路板加工。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种用于雷达和无线通信的扇形波束天线，具体涉及一种扇形波束微带阵列天线。
背景技术
随着雷达技术和组网通信技术的发展，对扇形波束天线有了更多的需求，比如交通雷达为了只覆盖需要的区域而减小不需要区域的干扰，需要扇形波束天线，无线通信蜂窝网络为了减少扇区之间的干扰，也需要扇形波束天线。图1是扇形波束与圆形波束的对比，可以看出，扇形波束具有偏离主瓣时衰减很快的特点，因而可以有效的拟制干扰。
微带贴片天线是一种适用于微波、毫米波的低成本天线，在微波、毫米波领域得到了广泛的应用，但微带贴片天线具有固定的方向图，在有些场合并不适用。阵列天线是一种改善天线辐射波束的有效方法，改变每一个天线单元的激励幅度和相位就可以进行天线赋形，形成需要的波束。通过这种方法，对给定的天线方向图要求，都可以综合出合适的阵列天线。传统的的天线阵综合方法有道尔夫-切比雪夫综合法、泰勒综合法、反Z变换法、伍德沃德-劳森抽样法等方法，后来又发展出了自适应算法、遗传算法、旁瓣峰值控制算法等方法。但是，采用常规的综合法综合出的扇形波束天线都需要复杂的馈电网络和移相网络，这样给微带阵列天线的实现就带来了困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单的赋形阵列天线，该天线采用微带阵列天线，通过简单的设置组合即可得到需要的天线方向图。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：包括辐射单元、移相单元、介质和金属接地板，所述辐射单元成多行多列的印刷在介质的一面，所述金属接地板贴合在介质的另一面，每一行上辐射单元通过连接导线相连，且在每一行上辐射单元连接导线的中点处设置馈电连接点，不同行辐射单元上馈电连接点通过馈电连接线相连，馈电连接线中部通过馈电线与待使用的电路相连；每一行上辐射单元以馈电连接点向两边方向分别只设有一个替代辐射单元位置的移相单元，所述移相单元为180度移相单元，移相单元之前的辐射单元相位均为0度，移相单元之后的辐射单元相位均为180度。
进一步的，所述辐射单元与连接导线之间设有阻抗匹配单元和功率分配单元。
进一步的，每一行上辐射单元和两个移相单元分布一致，且以该行上的连接导线的馈电连接点为中心对称分布，每一行上的馈电连接点以天线馈电线对称分布。
进一步的，其特征在于：所述每一行上有4-20个辐射单元，组成该扇形波束微带阵列天线的辐射单元一共有1-20行。
进一步的，所述辐射单元的行数大于1时为偶数行，每一行上辐射单元有偶数个。
进一步的，所述辐射单元为边馈式矩形贴片单元。
本发明的有益效果是：
该天线的水平波束宽度和垂直波束宽度都可以根据需要综合出来，天线的副瓣电平也可以根据需要来进行综合，最主要的是该天线在一个方向的方向图为扇形波束。该天线可以很容易的采用印刷电路板的工艺进行加工，成本低、一致性好、性能稳定。
附图说明
图1扇形波束方向图和圆形波束方向图比较。
其中，图1a为圆形波束方向图，图1b为扇形波束方向图。
图2为边馈式矩形贴片单元示意图。
其中，图2a为边馈式矩形贴片单元主视图，图2b为边馈式矩形贴片单元左侧视图。
图3为扇形波束微带阵列天线的单行辐射单元。
图4为实施例1扇形波束微带阵列天线示意图。
其中，图4a为扇形波束微带阵列天线主视图，图4b为扇形波束微带阵列天线左侧视图。
图5为实施例1的辐射方向图。
其中，图5a为实施例1中水平辐射方向图，图5b为垂直辐射方向图。
图6为实施例2扇形波束微带阵列天线示意图。
图7为实施例2的辐射方向图。
其中，图7a为实施例2中水平辐射方向图，图7b为垂直辐射方向图。
图中，101-辐射单元，102-辐射单元馈电点，103-移相单元，104-功率分配单元，105-阻抗匹配单元，106-馈电连接线，107-扇形波束微带阵列天线，201-介质，301-金属接地板，401-馈电线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行举例说明
为了使微带阵列天线实现容易，降低成本，本发明采用的辐射单元101为边馈式矩形贴片单元，如图2所示。将辐射单元101、功率分配单元104、阻抗匹配单元105和移相单元103都放到同一个平面内，并且使之间的互相影响可以忽略不计，为了简化设计和制作，天线阵列采用对称结构。天线阵的综合方法采用伍德沃德-劳森(Woodword-Lawson)抽样法，为了得到一个水平方向为扇形波束的阵列天线，在综合水平方向图的过程中对辐射单元101的幅度和相位进行如下的限定：
1各辐射单元101等距分布；
2各辐射单元101的激励相位只能取0度和180度；
3从馈电连接点开始相位沿辐射单元101的长度分布上只有一次的相位反转；
4相位反转的前一个辐射单元101的激励幅度为0；
在这种限定下，综合出的天线既可以实现扇形波束，又没有复杂的移相网络，而且可以在一个平面内实现天线阵列，从而便于加工和制造。图3是在这种限定下综合出的一个具有扇形波束的线天线阵。将此线天线阵作为天线的水平方向，再在垂直方向上进行综合，就可以得到一个具有扇形波束的平面天线阵列。
垂直方向的方向图综合按一般的等距分布的线阵进行综合(如果需要，同样可以按水平方向的方法综合出扇形波束)，然后将水平方线和垂直方向结合起来，就完成了整个天线的综合，综合出的天线示意图如图4和图6所示。
本发明是一个平面阵列天线，其水平方向为扇形波束，垂直方向为圆形波束。除馈电线401外的所有电路都在介质201的一面上，介质201的另一面是整个的金属接地板301，天线的馈电线401穿过金属接地板301和介质201直接焊接在电路上。
一种扇形波束微带阵列天线，包括辐射单元101、移相单元103、介质201和金属接地板301，所述辐射单元101成多行多列的印刷在介质201的一面，所述金属接地板301贴合在介质201的另一面，每一行上辐射单元101通过连接导线相连，且在每一行上辐射单元101连接导线的中点处设置馈电连接点，不同行辐射单元101上馈电连接点通过馈电连接线106相连，馈电连接线106中部通过馈电线401与待使用的电路焊接相连；每一行上辐射单元101以馈电连接点向两边方向分别只设有一个替代辐射单元101位置的移相单元103，所述移相单元103为180度移相单元，移相单元103之前的辐射单元101相位均为0度，移相单元103之后的辐射单元101相位均为180度。
所述辐射单元101与连接导线之间设有阻抗匹配单元105和功率分配单元104。
每一行上辐射单元101和两个移相单元103分布均一致，且以相应行上连接导线的馈电连接点为中心对称分布，不同行上的馈电连接点以馈电线401对称分布。
所述每一行上辐射单元101数量至少为4个，具体数量根据实际波形需要调节，考虑复杂性问题，一般最佳为有4-20个辐射单元101，组成该扇形波束微带阵列天线107的辐射单元101的行数至少为1行，具体数量根据实际波形需要调节，考虑复杂性问题，一般有1-20行。
最佳的，所述辐射单元101的行数大于1时为偶数行，每一行上辐射单元101有偶数个。
以下为两个具体实施例：
实施例1
采用本发明的结构和综合方法，设计一个扇形波束微带阵列天线107，工作于24.15GHz，介质201材料选用RO4350B，介质201厚度0.5mm。水平方向由10个辐射单元组成(有效辐射单元101为8个)，水平辐射方向图为扇形波束，3dB波瓣宽度为32度。垂直方向采用6个辐射单元，垂直辐射方向图为圆形波束，3dB波瓣宽度为16度。总辐射单元为60个(有效辐射单元101为48个)。最大副瓣小于-20dB，回波损耗小于-17dB。其平面结构如图4所示，其水平和垂直方向的辐射图如图5所示。
实施例2
采用本发明的结构和综合方法，设计另一个扇形波束微带阵列天线107，工作于24.15GHz，介质201材料选用RO4350B，介质201厚度0.5mm。水平方向由18个辐射单元组成(有效辐射单元101为16个)，水平辐射方向图为扇形波束，3dB波瓣宽度为14度。垂直方向采用4个辐射单元101，垂直辐射方向图为圆形波束，3dB波瓣宽度为24度。总辐射单元为72个(有效辐射单元101为64个)。最大副瓣小于-20dB，回波损耗小于-17dB。其平面结构如图6所示，其水平和垂直方向的辐射图如图7所示。
Claims (6)
1.一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：包括辐射单元、移相单元、介质和金属接地板，所述辐射单元成多行多列的印刷在介质的一面，所述金属接地板贴合在介质的另一面，每一行上辐射单元通过连接导线相连，且在每一行上辐射单元连接导线的中点处设置馈电连接点，不同行辐射单元上馈电连接点通过馈电连接线相连，馈电连接线中部通过馈电线与待使用的电路相连；每一行上辐射单元以馈电连接点向两边方向分别只设有一个替代辐射单元位置的移相单元，所述移相单元为180度移相单元，移相单元之前的辐射单元相位均为0度，移相单元之后的辐射单元相位均为180度。
2.根据权利要求1所述一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：所述辐射单元与连接导线之间设有阻抗匹配单元和功率分配单元。
3.根据权利要求2所述一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：每一行上辐射单元和两个移相单元分布一致，且以该行上的连接导线的馈电连接点为中心对称分布，每一行上的馈电连接点以天线馈电线对称分布。
4.根据权利要求2或3所述一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：所述每一行上有4-20个辐射单元，组成该扇形波束微带阵列天线的辐射单元一共有1-20行。
5.根据权利要求4所述一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：所述辐射单元的行数大于1时为偶数行，每一行上辐射单元有偶数个。
6.根据权利要求1所述一种扇形波束微带阵列天线，其特征在于：所述辐射单元为边馈式矩形贴片单元。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710375689.XA CN107069206A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种扇形波束微带阵列天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710375689.XA CN107069206A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种扇形波束微带阵列天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107069206A true CN107069206A (zh) | 2017-08-18 |
Family
ID=59610778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710375689.XA Pending CN107069206A (zh) | 2017-05-24 | 2017-05-24 | 一种扇形波束微带阵列天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107069206A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113346230A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 长沙莫之比智能科技有限公司 | 一种波束自由偏转的平面微带天线阵列 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3987455A (en) * | 1975-10-20 | 1976-10-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microstrip antenna |
| JPH08186436A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-16 | Toshiba Corp | マイクロストリップアレイアンテナ |
| JP2004221877A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 平面アレーアンテナ装置 |
| CN201576746U (zh) * | 2010-01-22 | 2010-09-08 | 中国计量学院 | 串并联微带阵列天线 |
| CN102509901A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-20 | 广州市埃特斯通讯设备有限公司 | 应用于etc系统的相控阵天线及其使用方法 |
| CN104769776A (zh) * | 2012-11-23 | 2015-07-08 | 古河电气工业株式会社 | 阵列天线装置 |
| CN106229658A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 北京握奇智能科技有限公司 | 一种圆极化微带天线 |
| CN106505312A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-15 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种毫米波微带阵列天线 |
| CN206774673U (zh) * | 2017-05-24 | 2017-12-19 | 武汉拓宝科技股份有限公司 | 一种扇形波束微带阵列天线 |
-
2017
- 2017-05-24 CN CN201710375689.XA patent/CN107069206A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3987455A (en) * | 1975-10-20 | 1976-10-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Microstrip antenna |
| JPH08186436A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-16 | Toshiba Corp | マイクロストリップアレイアンテナ |
| JP2004221877A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 平面アレーアンテナ装置 |
| CN201576746U (zh) * | 2010-01-22 | 2010-09-08 | 中国计量学院 | 串并联微带阵列天线 |
| CN102509901A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-20 | 广州市埃特斯通讯设备有限公司 | 应用于etc系统的相控阵天线及其使用方法 |
| CN104769776A (zh) * | 2012-11-23 | 2015-07-08 | 古河电气工业株式会社 | 阵列天线装置 |
| CN106229658A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-14 | 北京握奇智能科技有限公司 | 一种圆极化微带天线 |
| CN106505312A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-15 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种毫米波微带阵列天线 |
| CN206774673U (zh) * | 2017-05-24 | 2017-12-19 | 武汉拓宝科技股份有限公司 | 一种扇形波束微带阵列天线 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113346230A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-03 | 长沙莫之比智能科技有限公司 | 一种波束自由偏转的平面微带天线阵列 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60106403T2 (de) | Dielektrische Resonator Antenne mit mehreren Segmenten | |
| CN108987911A (zh) | 一种基于siw的毫米波波束赋形微带阵列天线及设计方法 | |
| DE112004001506B4 (de) | Breitbandige, doppelt polarisierte Basistationsantenne für optimale Horizontal-Strahlungsmuster und variable Vertikal-Strahlbündelneigung | |
| US7212163B2 (en) | Circular polarized array antenna | |
| CN109818157B (zh) | 一种基于不规则子阵的紧耦合超宽带天线阵列的构建方法 | |
| DE202021106120U1 (de) | Strahlerelemente mit abgewinkelten Einspeiseschäften und Basisstationsantennen einschließlich derselben | |
| CN104577347B (zh) | 一种双频段多极化共口径波导缝隙天线 | |
| CN109786937A (zh) | 一种小型超宽波束背腔双层微带天线及其宽角扫描阵列 | |
| CN107732445A (zh) | 一种毫米波圆极化阵列天线及其辐射体 | |
| EP3289633A1 (de) | Antenne | |
| CN207705389U (zh) | 一种基于串并馈网络的紧凑型天线阵列 | |
| EP2850693B1 (de) | Patch-antennen-anordnung | |
| DE102008014931A1 (de) | Fraktale Antenne für Fahrzeuge | |
| CN101719593A (zh) | 宽频多频全向阵列天线 | |
| CN108879085A (zh) | 一种低交叉极化微带贴片天线 | |
| CN105244609A (zh) | 一种基于交错馈电底座的宽带vivaldi阵列天线 | |
| CN206774673U (zh) | 一种扇形波束微带阵列天线 | |
| CN110444874A (zh) | 基于石墨烯的毫米波方向图可重构天线 | |
| CN106684574A (zh) | 6‑18GHz超宽带阵列天线 | |
| CN105552538A (zh) | 一种二维大角度扫描平面相控阵天线 | |
| EP2494655A1 (de) | Antennenanordnung zur übertragung von signalen | |
| CN107069206A (zh) | 一种扇形波束微带阵列天线 | |
| CN108134191A (zh) | 一种基于十字结构的极化分量可选超宽带天线阵列 | |
| CN110504527A (zh) | 一种新型结构的l与x波波段共口径天线 | |
| KR100920018B1 (ko) | 광대역/2주파 마이크로스트립 패치 안테나 및 배열 안테나 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210128 Address after: Room 1005, building F1, phase I, Longshan Innovation Park, future city, No. 999, Gaoxin Avenue, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 430075 Applicant after: Weitai Technology (Wuhan) Co.,Ltd. Address before: 430075 room 701, C2 building, future science and Technology City, 999 Gaoxin Avenue, Donghu high tech Zone, Wuhan City, Hubei Province Applicant before: WUHAN TURBO TECHNOLOGIES Corp. |