CN108346854A - 一种具有耦合馈电结构的天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有耦合馈电结构的天线，包括辐射层、连接部和馈电板；所述连接部设置于辐射层边缘并将馈电板可拆卸的固定于辐射层下方；馈电板与辐射层平行设置，馈电板上设置有馈电线路，并与外界电路连通。本发明提供的一种具有耦合馈电结构的天线的优点在于：1)馈电点置于天线内部，能够有效的保护馈电点；2)馈电块和辐射块可分离设置，具有易加工特点；3)所有部件均可拆卸的连接，便于更换和维修；4)馈电块可以根据需求，更换针对不同频段设计的馈电块，便可实现不同频段之间的切换，将不同的频段进行组合，便实现了多频段/宽频带特性。

Description

一种具有耦合馈电结构的天线
技术领域
本发明涉及无线通信天线技术领域，尤其涉及一种具有耦合馈电结构的天线。
背景技术
随着无线通信和科学技术的不断发展，对天线的要求也越来越严苛，尤其与飞行载体一体化共形的天线结构，由于其高速飞行，工作环境恶劣等特点，对于天线的可靠性和可维修性提出了必要的要求。
现存的天线方案与飞行载体一体化共形后，会出现以下几点问题：
1)传统的直接馈电天线结构(如：“Omnidirectional Wideband E-ShapedCylindrical Patch Antennas，IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION,VOL.64,NO.2,FEBRUARY 2016”)，与飞行载体一体化共形后，会将馈电连接器的焊点暴露于空气中，即使在外表面再铺设一层保护层，外凸的馈电点扔有短路、雷击等潜在危险；
2)传统的层叠式耦合馈电结构(如：“Substrate Integrated Meandering Probe-Fed Patch Antennas for Wideband Wireless Devices，IEEE TRANSACTIONS ONCOMPONENTS,PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY,VOL.5,NO.3,MARCH 2015”)，与飞行载体一体化共形后，虽然将馈电点隐至于载体内部，但是隐藏在载体内部的焊盘不便于焊接，只能把焊盘外侧的介质挖孔，将焊盘暴露出来，焊接完成后再在焊点外侧加防水胶等填充物。显然，这种操作有可能会破坏原载体的结构强度。另外，耦合块和辐射块是整体式的话，如果耦合块出现问题，更换成本会非常高，可维修性较差。
3)传统的可重构/调谐的天线是基于电压控制的PIN和MEMS。虽然可以实现变频的特性，但是这些器件很容易损坏，寿命较短。该天线结构一旦与飞行载体一体化共形后，更换器件难度很大，可靠性和可维修性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种并于更换馈电板以改变工作频率的具有耦合馈电结构的天线。
一种具有耦合馈电结构的天线，包括辐射层、连接部和馈电板；
所述连接部设置于辐射层边缘并将馈电板可拆卸的固定于辐射层下方；馈电板与辐射层平行设置，馈电板上设置有馈电线路，并与外界电路连通。
优选地，所述馈电板通过一馈电连接器供电。
优选地，所述馈电板与馈电连接器中间设置有一连接板，所述连接板与连接部固定连接。
优选地，所述辐射层与连接部之间设置有一天线介质板。
优选地，连接部与连接板、连接板与馈电板以及馈电连接器均为可拆卸的固定连接。
优选地，辐射层、连接板、连接部均为导体，馈电板与连接板直接接触，馈电连接器将电路直接接入馈电线路，馈电连接器的壳体接地，并与连接板直接接触，天线介质板为绝缘体，连接部设置有一穿过天线介质板固定辐射层的固定件，所述固定件为导体。
优选地，所述连接部包括设置于辐射层两侧的连接体，所述连接体上端与辐射层和天线介质板固定连接，所述连接板两侧具有竖直固定板，两个连接体分别通过固定件与竖直固定板固定连接。
优选地，所述固定件为金属螺钉。
优选地，连接板与天线介质层之间的高度差为0.5mm～5mm。
优选地，适用于本发明的所述辐射层既可以是传统的天线形式(如vivaldi天线、缝隙、偶极子天线结构等)，也可以是其它基于耦合馈电结构工作的新型天线结构。
本发明提供的一种具有耦合馈电结构的天线的优点在于：
1)馈电点置于天线内部，能够有效的保护馈电点；
2)馈电块和辐射块可分离设置，具有易加工特点；
3)所有部件均可拆卸的连接，便于更换和维修；
4)馈电块可以根据需求，更换针对不同频段设计的馈电块，便可实现不同频段之间的切换，将不同的频段进行组合，便实现了多频段/宽频带特性。
附图说明
图1是本发明的实施例所提供的一种具有耦合馈电结构的天线的示意图；
图2是本发明的实施例所提供的馈电板的示意图；
图3是本发明的实施例所提供的几种馈电板的示意图；
图4是图3中不同馈电板的电压驻波比随频率响应的效果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种具有耦合馈电结构的天线，包括辐射层1、天线介质板2、连接部(图未示)、馈电板4、连接板5、馈电连接器6。
所述辐射层1为导体，与绝缘的天线介质板2紧贴，所述连接部包括两个设置于天线介质板2两侧的连接体3，所述连接体3为倒L型结构，所述连接体3的水平固定板31与天线介质板2的底面紧贴，水平固定板3上设置有固定件7，所述固定件7贯穿天线介质板2连接辐射层1，从而将连接部、天线介质板2和辐射层1固定到一起。
所述连接板5为一平板,两侧各具有一竖直固定板51,所述竖直固定板51与两侧的连接部3通过固定件7固定连接,连接板5与天线介质板2平行设置,连接板5上通过螺钉42固定有馈电板4,从而使馈电板4与辐射层1平行设置，馈电板4上设置有馈电线路41。连接板5下方固定有一馈电连接器6，所述馈电连接器6的壳体接地并于连接板5直接接触，馈电连接器6将直接给馈电线路41供电。
本发明提供给的天线在使用时通过馈电连接器6给馈电线路41供电后，馈电板4通过空间耦合作用将信号传输给辐射层3从而对外发射，馈电线路41的馈电点至于天线内部，能够有效的保护馈电点；且天线的馈电结构均能够拆除更换，便于维修，降低成本。
在需要使用不同频率的信号时，只需要更换具有不同亏电线路41的馈电板4即可，更换方便，稳定性较好。参考图2，馈电线路41末端有一匹配块43，所述匹配块43可以有一个或多个部件组成。可选的部件包括电阻器，电容器，电感器，这些器件可以使用集总式电路和/或分布式微带电路，从而实现不同的频段覆盖。图3给出了几种不同的馈电板4的馈电线路示意图，图4给出了图3中的馈电板的电压驻波比随频率响应的效果示意图。在保证天线辐射层1不变的情况下，拆卸并更换不同的馈电板4即可实现不同频段的覆盖。
在使用天线时，要将静电引出以避免电磁干扰，本发明中的辐射层1、连接体3、连接板5、馈电板4均为导体，馈电连接器6的壳体接地，并与连接板5直接接触，连接辐射层1与连接体3的固定件7也是导体。
连接板5与天线介质板2之间的高度差为0.5mm～5mm，在具体使用时将根据天线工作频率的不同合理的调整连接板5与天线介质板2之间的距离，具体情况见下表。
表1：连接板与天线介质板距离(d)参考表
在实际使用中，配备有不同规格的连接板5，从而能够根据需要调整连接板5与天线介质板2的距离。
本领域技术人员可以根据不同工作场景的要求，给辐射层1选取适用的天线单元形式，该结构的通用性十分广。例如，所述辐射层1可以选用常见的vivaldi天线结构，实现一维端射阵列；又如，所述辐射层1还可以选用缝隙天线结构，能够实现2维侧射阵列。另外，阵列中的每个馈电块均相对于天线辐射层独立，可适时实时拆卸并更换。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，在不脱离本发明的精神和原则的前提下，本领域普通技术人员对本发明所做的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：包括辐射层、连接部和馈电板；
所述连接部设置于辐射层边缘并将馈电板可拆卸的固定于辐射层下方；馈电板与辐射层平行设置，馈电板上设置有馈电线路，并与外界电路连通。
2.根据权利要求1所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述馈电板通过一馈电连接器供电。
3.根据权利要求2所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述馈电板与馈电连接器中间设置有一连接板，所述连接板与连接部固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述辐射层与连接部之间设置有一天线介质板。
5.根据权利要求4所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：连接部与连接板、连接板与馈电板以及馈电连接器均为可拆卸的固定连接。
6.根据权利要求4所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：辐射层、连接板、连接部均为导体，馈电板与连接板直接接触，馈电连接器将电路直接接入馈电线路，馈电连接器的壳体接地，并与连接板直接接触，天线介质板为绝缘体，连接部设置有一穿过天线介质板固定辐射层的固定件，所述固定件为导体。
7.根据权利要求6所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述连接部包括设置于辐射层两侧的连接体，所述连接体上端与辐射层和天线介质板固定连接，所述连接板两侧具有竖直固定板，两个连接体分别通过固定件与竖直固定板固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述固定件为金属螺钉。
9.根据权利要求4所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：连接板与天线介质层之间的高度差为0.5mm～5mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种具有耦合馈电结构的天线，其特征在于：所述辐射层为vivaldi天线、缝隙天线或偶极子天线中的任一种。
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