CN108682942A - 一种新型结构的网格天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型结构的网格天线，属于无线移动通信技术邻域。本发明的网格天线包括介质基板(1)、位于介质基板(1)下表面的地板(9)和位于介质基板(1)上表面的位于同一平面的网格阵列天线结构；天线结构是由多个正六边形环状结构单元(2)组合成的旋转对称的蜂窝结构；多个天线馈电点均匀分布于顶点处；天线馈电点处设置有圆形结构(3～8)；馈电方式是利用多个同轴线(10～15)由天线馈电点位置馈入；天线介质基板(1)与地板(9)同样采用了正六边形结构。本发明通过采用正六边形结构组阵，使得天线整体结构对称紧凑，通过在蜂窝结构的相应顶点处加载馈线，最终可实现方向图多个方向的指向。

Description

一种新型结构的网格天线
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域，具体而言涉及一种网格阵列天线。
背景技术
天线作为无线设备中发射与接收的装置以广泛应用于通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗等领域。网格阵列天线作为天线阵列中的一个分支，具有增益高、结构简单的优点，通过调节其网格数目可以提高天线阵的阻抗带宽以及增益。网格阵列天线目前多应用于60GHz频率附近，在该频段下，网格阵列天线尺寸较小，可与高度集成的无线电收发系统集成并应用于高速短距离无线通信领域中。传统的网格阵列天线，其单元均采用矩形结构，利用特有的边长关系，矩形天线阵可实现高增益的侧面辐射。
目前，传统的网格阵列天线通过馈电频率线性扫描，可以实现波束在E面(电场与波束指向确定的面)的扫描，但是，若要实现其他方向的扫描或是波束指向，只能通过扭转整个天线阵物理位置而达到其他指向的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型网格阵列天线模型，实现天线整体结构上多个方向的对称，通过多个馈电端口等幅但不等相位差的组合馈电，可实现方向图单一方向的指向。
本发明通过以下技术方案来实现：一种新型结构网格天线，包括介质基板、位于介质基板下表面的金属接地板和介质基板上表面处于同一平面的正六边形网格天线结构；
所述的网格阵列天线结构是由至少三个正六边形环状结构单元组合而成的旋转对称的蜂窝结构，N(N＞2)个馈电点均匀分布在所述蜂窝结构的顶点上，并在各馈电点处加载圆形结构；N根同轴线自网格天线下方馈入，同轴线的内径通过圆形结构与馈电点相连、外径与金属接地板相连，形成N个馈电端口，所述N个馈电端口等幅却不等相位差馈电；
所述的介质基板与金属接地板结构同样为正六边形，且摆放位置与正六边形环状结构单元各边平行。
进一步地，所述馈电点数N的优选取值为6。
进一步地，所述馈电点优选为：位于旋转对称的蜂窝结构的中心位置的正六边形环状结构单元的6个顶点。
进一步地，各馈电端口的端口馈电相位差优选为，六个馈电端口相位依次相差180°。
进一步地，所述正六边形环状结构单元的宽度相同。
进一步地，介质基板相对介电常数4.4，厚度为8mm。
进一步地，六边形环状结构单元的中心线边长的电长度为0.4～0.5λg，其中λg为所述新型结构网格阵列天线中心频率所对应的波导波长。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过采用正六边形单元组成天线阵，利用N个等幅但不等相位差的馈电端口，通过某些馈电组合可实现方向图向某一方向的指向或是多方向的指向，改变组合方式可实现方向图多个不同方向的指向。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1-介质基板，2-正六边形环状结构单元，3～8-圆形结构，9-地板，10～15-同轴馈线内径。
图2为7、8端口未馈电，其余端口等幅依次相差180°馈电时，XZ平面内的方向图；
图3为3、6端口等幅反相馈电，其余端口未馈电时，XZ平面内的方向图。
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，下面结合实施方式和附图，对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明的一种新型结构网格天线，包括介质基板1、位于介质基板1的下表面的金属接地板9和介质基板1的上表面处于同一平面的正六边形网格天线结构；所述的网格阵列天线结构是由三个及其以上的正六边形环状结构单元2组合成的旋转对称的蜂窝结构，N个馈电点均匀分布在所述蜂窝结构的顶点上，并在各馈电点处加载有圆形结构；N根同轴线自网格阵列天线下方馈入，同轴线的内径通过圆形结构与馈电点相连、外径与金属接地板相连，形成N个馈电端口，该N个馈电端口等幅却不等相位差馈电。
本具体实施方式中，采用7个正六边形环状结构单元2构成旋转对称的蜂窝结构，馈电点数优选为6个，并将天线的馈电点设置在位于中心位置的正六边形环状结构单元2的6个顶点上，且在该6个顶点位置处加载有圆形结构3～8；天线由六根同轴线10～15自天线下方馈入，同轴线内径10～15与正六边形天线馈电点相连，外径与地板9相连，形成6个馈电端口3～8。
所述的介质基板1与地板9结构同样为正六边形，且摆放位置与天线单元(正六边形环状结构单元2)各边平行。
更优地，所述的新型结构网格阵列天线的六个馈电端口相位依次相差180°。
更优地，所述的新型结构网格阵列天线各正六边形环状结构单元2的宽度相同；
更优地，介质基板1的相对介电常数4.4，厚度为8mm；
更优地，正六边形环状结构单元2的中心线边长的电长度为0.4～0.5λg,λg为所述新型结构网格阵列天线中心频率所对应的波导波长。
实施例一
在本实施例中，天线阵列结构如图1所示，为便于理解馈电端口位置，采用圆盘结构编号3～8来指示六个馈电端口的位置。具体实现方向图指向不同方向的方式可理解如下：馈电端口3～8加幅度相等相位依次相差180°馈电，此时，仅仅停止7、8两端口的馈电，阵列方向图将实现向-X方向偏移的效果，即，方向图指向7、8两端口所夹边的方向，具体方向图如图2所示。同理，停止任意边相邻两个馈电端口能量的馈入，方向图主瓣将向对应边偏移。
实施例二
本实施例的天线阵列结构与实施例一相类似，其不同在于：
馈电时，仅仅在对角端口加载等幅反相馈源，其他端口不馈电接匹配负载。此时，天线方向图将在垂直于两个馈电端口连线的平面内实现双波束指向。例如，端口3、6加等幅反相的馈电，而4、5、7、8四个端口不馈电，天线方向图将在XZ平面内形成双波束，如图3所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (7)

1.一种新型结构的网格天线，包括介质基板(1)、位于介质基板(1)下表面的金属接地板(9)和介质基板(1)上表面处于同一平面的正六边形网格天线结构，其特征在于：
所述的正六边形网格天线结构是由至少三个正六边形环状结构单元(2)组合而成的旋转对称的蜂窝结构，N个馈电点均匀分布在所述蜂窝结构的顶点上，并在各馈电点处加载圆形结构(3～8)，其中N大于2；
所述网格天线由N根同轴线(10～15)自网格天线下方馈入，同轴线内径(10～15)通过圆形结构(3～8)与馈电点相连、外径与金属接地板(9)相连，形成N个馈电端口，所述N个馈电端口等幅却不等相位差馈电；
介质基板(1)与金属接地板(9)结构同样为正六边形，且摆放位置与正六边形环状结构单元各边平行。
2.如权利要求1所述的新型结构的网格天线，其特征在于，所述馈电端口数N的优选取值为6。
3.如权利要求2所述的新型结构的网格天线，其特征在于，所述馈电点的位置优选为：位于旋转对称的蜂窝结构的中心位置的正六边形环状结构单元的6个顶点。
4.如权利要求2所述的新型结构的网格天线，其特征在于，各馈电端口的馈电相位差优选为：六个馈电端口相位差依次相差180°。
5.如权利要求1、2、3或4所述的新型结构的网格天线，其特征在于，所述正六边形环状结构单元的宽度相同。
6.如权利要求1、2、3或4所述的新型结构的网格天线，其特征在于，介质基板(1)的相对介电常数4.4，厚度为8mm。
7.如权利要求1、2、3或4所述的新型结构的网格天线，其特征在于，六边形环状结构单元的中心线边长的电长度为0.4～0.5λg，其中λg为所述新型结构的网格天线的中心频率所对应的波导波长。
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