CN108134192A - 抑制天线寄生副瓣的天线模块 - Google Patents

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王瑞涛
李虎
李一虎
熊永忠
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Abstract

本发明涉及微波、毫米波通信技术领域，实施例具体公开一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板正面的天线阵列、匹配电路和馈电网络，还包括固定在介质基板上的隔离罩，该隔离罩用于隔离匹配电路和/或馈电网络，实现当天线模块应用在毫米波及以上频段时，抑制非辐射电路对天线的寄生副瓣作用。

Description

抑制天线寄生副瓣的天线模块
技术领域
本发明涉及微波、毫米波通信技术领域，具体涉及一种抑制天线寄生副瓣的天线模块。
背景技术
随着大量电子设备进入普通应用，我们周围充斥着大量不同频率，不同强弱的无线信号，导致现代通信环境日益恶化。为了得到更好的抗干扰能力，低副瓣天线阵列的应用范围逐渐扩大，通过对天线阵的间距，馈电幅度或相位进行单独或组合设计，就可以实现低副瓣天线阵列。
当低副瓣天线阵列的应用频率逐渐升高到毫米波频段，如77GHz时，不同的电路模块将会产生可观的寄生辐射，从而会影响终端天线的辐射特性。当寄生辐射作用于低副瓣天线阵列时，天线的低副瓣特性将会受到不同程度的恶化，导致整个通信系统抗干扰能力下降。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，相较于传统的天线模块设计，本发明可以解决天线模块在毫米波及以上频段，由于外部电路的引入而导致的天线阵列副瓣性能恶化的问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板正面的天线阵列、匹配电路和馈电网络，还包括固定在介质基板上的隔离罩，所述隔离罩用于隔离所述匹配电路和/或所述馈电网络。
更优地，所述隔离罩内表面设置有吸波层。
更优地，所述隔离罩为金属材料。
更优地，所述隔离罩内表面顶部设置有吸波层。
更优地，所述隔离罩两侧设置有固定缘面，用于将所述隔离罩固定在所述介质基板上。
更优地，所述吸波层为尖劈形结构或者蜂窝结构。
更优地，所述隔离罩内表面顶部的最低点与所述介质基板正面的最高点的距离大于3倍介质基板厚度。
更优地，所述隔离罩设置有电路窗口，用于通过隔离罩内和隔离罩外连接的电路。
更优地，所述介质基板背面设置有金属地。
本申请与现有技术相比，其有益效果详细说明如下：本申请提供的抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板正面的天线阵列、匹配电路和馈电网络，还包括固定在介质基板上的隔离罩，该隔离罩用于隔离匹配电路和/或馈电网络，实现当天线模块应用在毫米波及以上频段时，抑制非辐射电路对天线的寄生副瓣作用。
附图说明
图1为本发明实施例总体结构示意图；
图2为本发明实施例隔离罩的剖面图；
图3为本发明实施例吸波层的结构示意图；
图4为本发明另一实施例总体结构示意图；
图5为本发明另一实施例馈电网络仿真与理想结果对比图；
图6为本发明另一实施例总体结构反射系数仿真结果；
图7为本发明另一实施例总体结构增益仿真结果；
图8为本发明另一实施例在中心频率方向图仿真结果；
图9为本发明另一实施例加吸波层前后仿真副瓣电平对比图；
附图标记为：1-介质基板，2-天线阵列，3-匹配电路，4-馈电网络，5-隔离罩，6-紧固件，11-固定丝孔，12-金属地，51-吸波层，52-固定缘面，53-电路窗口。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图2所示，本申请实施例一提供了一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板1正面的天线阵列2、匹配电路3和馈电网络4，还包括固定在介质基板1上的隔离罩5，该隔离罩5可以用于隔离匹配电路3，也可以用于隔离馈电网络4，还可以用于同时隔离匹配电路3和馈电网络4。隔离罩5通过设置在隔离罩5两侧的固定缘面52固定在介质基板1上。隔离罩5和介质基板1上设置有对应的固定丝孔11，通过紧固件6将隔离罩5固定在介质基板1上，紧固件6可以为螺钉。其中隔离罩5内表面设置有吸波层51。隔离罩5可以采用塑料材料，重量轻，成本低。隔离罩5内表面粘贴吸波层51，吸波层51可以为单层平板形结构，节省体积；也可以为双层或多层平板形、涂层形或者结构形结构，结构形结构是将吸收材料掺入工程塑料使其既具有吸收特性，又具有载荷能力。吸波层51的材料可以为铁氧体，碳纤维，陶瓷等材料。
其中，隔离罩5可以为金属材料，金属隔离罩5本身具有一定的屏蔽功能，需要配合良好的屏蔽设计。可以只在隔离罩5内表面顶部设置吸波层51。隔离罩5最好是内表面全贴吸波层51，考虑到粘贴的复杂度及困难度，也可以选择在寄生辐射的主要方向即顶部粘贴吸波层51。吸波层51也可以选择性粘贴，弱寄生辐射区可以不粘贴，节省成本及重量。隔离罩5采用金属材料，散热强，屏蔽性好。
介质基板1背面设置有完整的金属地12，金属隔离罩5通过紧固件6与金属地12连接接地，达到更好的屏蔽效果。
其中，隔离罩5内表面顶部的最低点与介质基板1正面的最高点的距离大于3倍介质基板厚度，即当隔离罩5用于隔离匹配电路3时，隔离罩5内表面顶部的最低点与匹配电路3的最高点的距离大于3倍介质基板1厚度；当隔离罩5用于隔离馈电网络4时，隔离罩5内表面顶部的最低点与馈电网络4的最高点的距离大于3倍介质基板厚度；当隔离罩5用于同时隔离匹配电路3和馈电网络4时，隔离罩5内表面顶部的最低点与匹配电路3的最高点的距离，以及隔离罩5内表面顶部的最低点与馈电网络4的最高点的距离需要都满足大于3倍介质基板厚度。吸波层51不宜紧贴微波电路，避免吸波层51介电常数对微波电路带来的影响。
其中，隔离罩5设置有电路窗口53，用于通过隔离罩内和隔离罩外连接的电路。为了达到更好的隔离效果，隔离罩5两端应尽量闭合。但是，隔离罩5里面有电路的输入输出，需要与外部连接，所以需要留有一定的空间。因此可以在需要的输入输出部位开设电路窗口。
如图3所示，更优的方式吸波层51可以为尖劈形(金子塔形状)结构。尖劈形(金子塔形状)结构的吸波层51可以粘贴在隔离罩5内表面，也可以仅粘贴在隔离罩5内表面顶部，或者在隔离罩5内表面选择性粘贴。采用尖劈形(金子塔形状)结构的吸波层51可以达到更好的隔离效果。
吸波层51也可以为蜂窝结构，采用单层、双层或者多层蜂窝结构的吸波层，能到达到更好的吸波效果。
如图4所示，本发明实施例二提供了一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板1正面的8*8天线阵列2、匹配电路3和馈电网络4，介质基板1背面为完整的金属地12，金属隔离罩5设置在馈电网络4上方，金属隔离罩5内表面设置有吸波层51，吸波层51设置在金属隔离罩5内表面，吸波层51采用尖劈形(金子塔形状)结构，金属隔离罩5经由螺钉6固定在介质基板1上。
其中，天线单元为微带贴片天线，天线中心频率为77GHz；天线模块介质基板材料选为PCB，也可以用薄膜电路等材料代替；天线单元通过串联馈电，并对8个天线单元按切比雪夫综合为低副瓣线阵，副瓣电平按照-18dB设定。
具体地，8个串馈1×8天线线阵按等间距排列，间距为中心频率的二分之一空气波长；8个串馈线阵通过一个并馈网络进行馈电；1分8的并馈网络按照切比雪夫综合法进行综合，副瓣电平按照-18dB设定，其输出端口的幅度分布满足低副瓣排列。另外，并联馈电网络的输入端口匹配到50欧姆，与50欧姆测试及应用系统相兼容。
其中，图5为该实施例馈电网络仿真与理想结果对比图；图6为该实施例总体结构反射系数仿真结果；图7为该实施例总体结构增益仿真结果；图8为该实施例在中心频率方向图仿真结果；图9为该实施例加吸波层前后仿真副瓣电平对比图；根据测试结果可以看到使用隔离罩后天线性能明显优化的效果。
本发明不仅适用于77GHz低副瓣串馈天线阵列，同时还适应于其他频率的串馈或并馈天线阵列。所采用的天线也不限于PCB天线，也同样适用于片载天线，介质加载口径天线等。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抑制天线寄生副瓣的天线模块，包括依次连接且布置在介质基板正面的天线阵列、匹配电路和馈电网络，其特征在于，还包括固定在介质基板上的隔离罩，所述隔离罩用于隔离所述匹配电路和/或所述馈电网络。
2.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩内表面设置有吸波层。
3.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩为金属材料。
4.根据权利要求3所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩内表面顶部设置有吸波层。
5.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩两侧设置有固定缘面，用于将所述隔离罩固定在所述介质基板上。
6.根据权利要求2或4所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述吸波层为尖劈形结构或者蜂窝结构。
7.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩内表面顶部的最低点与所述介质基板正面的最高点的距离大于3倍介质基板厚度。
8.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述隔离罩设置有电路窗口，用于通过隔离罩内和隔离罩外连接的电路。
9.根据权利要求1所述的抑制天线寄生副瓣的天线模块，其特征在于，所述介质基板背面设置有金属地。
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