CN201498598U - 印刷对数周期偶极子阵列天线 - Google Patents

Abstract

印刷对数周期偶极子阵列天线包括介质基片(1)、在介质基片(1)上的上表面金属镀层(2)、在介质基片(1)下的下表面金属镀层(3)和位于基片(1)上连接上表面金属镀层(2)和下表面金属镀层(3)的两排金属化通孔(4)；下表面金属镀层(3)包含有与上表面的集合线(5)平行对称的下表面的集合线(11)、与上表面馈源阵子天线(7)交叉对称的下表面馈源阵子天线(12)、与基片集成波导的上表面(9)对称的基片集成波导的下表面(13)、与基片集成波导的下表面(13)相连的微带线的地表面(14)；该天线不仅具有宽带特性，而且结构简单、体积小巧，满足平面电路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生产等优点，因此适用于宽带通信系统的应用场合。

Description

印刷对数周期偶极子阵列天线

技术领域

本实用新型是一种基于新型基片集成波导馈电结构的印刷对数周期偶极子阵列天线设计技术。所设计天线包含对数周期偶极子阵列天线和基片集成波导结构两部分。通过将基片集成波导与对数周期偶极子阵列天线级联，形成了馈电结构简单、工作带宽宽、损耗小的宽带天线。该天线设计基于平面印刷电路技术，体积小巧，适合平面高度集成。

背景技术

随着通信技术的高速发展，具有低复杂度、低成本、工作带宽宽等诸多优点的宽带通信系统得到的广泛的研究和应用。空间对数周期阵列天线广泛应用于宽带通信系统，由于其体积大而逐步发展为印刷对数周期阵列天线，但是目前毫米波印刷对数周期天线很难使用同轴线馈电。基片集成波导的体积小巧，因此是一种低剖面、低成本、工作带宽宽、设计简单、尺寸更小的平面传输线结构，同时上下平面的电流相位差为180°，具有平衡线特性。将对数周期天线和基片集成波导结构相结合，可以形成低剖面、低成本的印刷对数周期阵列天线。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种印刷对数周期偶极子阵列天线，该天线不仅具有宽带特性，而且结构简单、体积小巧，满足平面电路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生产等优点，因此适用于宽带通信系统的应用场合。

技术方案：本实用新型的印刷对数周期偶极子阵列天线包含基片集成波导和对数周期阵列天线两部分，通过印刷电路板技术在微波介质基片上实现。

该天线包括介质基片、在介质基片上的上表面金属镀层、在介质基片下的下表面金属镀层和位于基片上连接上表面金属镀层和下表面金属镀层的两排金属化通孔；在上表面金属镀层上设有顺序连接的上表面的集合线、上表面馈源阵子天线、基片集成波导的上表面、微带渐变过渡线、输出端50欧姆微带线；上表面的集合线直接与基片集成波导的上表面连接，上表面馈源阵子天线位于上表面的集合线的两侧；下表面金属镀层包含有与对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线平行对称的对数周期偶极子阵列天线下表面的集合线、与上表面馈源阵子天线交叉对称的下表面馈源阵子天线、与基片集成波导的上表面对称的基片集成波导的下表面、与基片集成波导的下表面)相连的微带线的地表面；两排金属化通孔分别位于基片集成波导的上表面和基片集成波导的下表面的两侧并将该两上、下表面连接起来。微带渐变过渡线的平面为漏斗形，大头接基片集成波导的上表面，小头接输出端50欧姆微带线。

有益效果：

1.天线具有宽带特性，可以满足宽带微波毫米波通信系统要求；

2.天线设计简单，在毫米波频段，直接使用基片集成波导技术馈电对数周期阵列天线，实现了馈电结构的简单化、平面化和易集成化。

3.天线整体体积小巧，采用基片集成波导做为馈线，可以方便与微波平面电路高度集成，适合移动小型化设备使用；

4.整个天线的各部分集成为一体，结构简单，全部利用PCB工艺生产，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。

5.天线损耗低，由于馈电采用基片集成波导结构，在毫米波频段具有低损耗特性。

附图说明

图1为印刷对数周期偶极子阵列天线的侧视图。

图2为印刷对数周期偶极子阵列天线的顶视图。

图3为印刷对数周期偶极子阵列天线的底视图。

图4a为实施例1的左半部分示意图，图4b为施例1的右半部分为示意图；

图5为实施例1的天线测试反射系数，

图6、图7为实施例1的天线分别在31GHz和35GHz的方向图，包括包括E面主极化方向图、H面主极化方向图、H面交叉极化方向图和E面交叉极化方向图。

以上的图中有：介质基片1，上表面金属镀层2，下表面金属镀层3，金属化通孔4，对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线5，微带渐变过渡线6，对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天线7，输出端50欧姆微带线8，基片集成波导的上表面9，输出端口10，对数周期偶极子阵列天线下表面的集合线11，对数周期偶极子阵列天线下表面馈源阵子天线12，基片集成波导的下表面13，微带线的地表面14。

具体实施方式

印刷对数周期偶极子阵列天线由一块介质基片，在介质基片上下表面覆盖的两层金属镀层和两排金属化通孔共同构成；上表面金属镀层包含有50欧姆微带线、微带渐变线、基片集成波导的上层金属面、集合线和交叉天线辐射单元；下表面金属镀层包含有基片集成波导的下表面金属层、微带线的地表面、集合线和交叉天线单元；两排金属化孔位于基片的两侧。天线辐射单元采用上下表面的交叉耦合阵子；馈线部分采用基片集成波导形式，馈线部分与天线辐射单元之间通过集合线直接连接；同时为了测试方便，微带渐变线用来匹配基片集成波导与50欧姆微带线。

印刷对数周期偶极子阵列天线(如图1-图3所示)，该天线包括介质基片1、在介质基片1上的上表面金属镀层2、在介质基片1下的下表面金属镀层3和位于基片1上连接上表面金属镀层2和下表面金属镀层3的两排金属化通孔4；上表面金属镀层2上的对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线5、对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天线7、基片集成波导的上表面9、微带渐变过渡线6、输出端50欧姆微带线8顺序连接；下表面金属镀层3包含有与对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线5平行对称的对数周期偶极子阵列天线下表面的集合线11、与对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天线7交叉对称的对数周期偶极子阵列天线下表面馈源阵子天线12、基片集成波导的下表面13、微带线的地表面14。

基片集成波导的上表面9直接和对数周期偶极子阵列天线的上表面的集合线5连接，基片集成波导的下表面13直接和对数周期偶极子阵列天线的下表面的集合线11连接，形成了该天线的馈电结构；同时金属化通孔4是在介质基片1上开设通孔，该金属化通孔4与覆于介质基片1双侧的基片集成波导的上表面9、基片集成波导的下表面13连接起来。

其中金属化孔4、基片集成波导的上表面9和基片集成波导的下表面13共同构成基片集成波导结构。微带渐变过渡线6、输出端50欧姆微带线8和微带线的地表面14构成了基片集成波导与50欧姆微带线的匹配电路。对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线5、对数周期偶极子阵列天线上表面馈源阵子天线7、对数周期偶极子阵列天线下表面的集合线11和对数周期偶极子阵列天线下表面馈源阵子天线12构成了对数周期偶极子阵列天线结构。

该天线由基片集成波导馈电，形成了上表面馈源阵子天线7和下表面馈源阵子天线12的电流平衡特性。同时为了测试的方便，一段微带渐变过渡线6匹配连接于基片集成波导结构和输出端50欧姆微带线8之间形式，在基片集成波导的一端为输入端口10。

实施例1  印刷对数周期偶极子阵列天线

天线结构如图4所示，尺寸表记在表I。图5为实测天线反射系数，图6-图7表示该天线在20GHz和35GHz的方向图，其中Ex代表E面主极化方向图；Hx代表H面主极化方向图；ECo代表E面交叉极化方向图；Hco代表H面交叉极化方向图。

表I代表实施例1的尺寸。

表I

天线几何尺寸

Claims (2)

1.一种印刷对数周期偶极子阵列天线，其特征在于该天线包括介质基片(1)、在介质基片(1)上的上表面金属镀层(2)、在介质基片(1)下的下表面金属镀层(3)和位于基片(1)上连接上表面金属镀层(2)和下表面金属镀层(3)的两排金属化通孔(4)；在上表面金属镀层(2)上设有顺序连接的上表面的集合线(5)、上表面馈源阵子天线(7)、基片集成波导的上表面(9)、微带渐变过渡线(6)、输出端50欧姆微带线(8)；上表面的集合线(5)直接与基片集成波导的上表面(9)连接，上表面馈源阵子天线(7)位于上表面的集合线(5)的两侧；下表面金属镀层(3)包含有与对数周期偶极子阵列天线上表面的集合线(5)平行对称的对数周期偶极子阵列天线下表面的集合线(11)、与上表面馈源阵子天线(7)交叉对称的下表面馈源阵子天线(12)、与基片集成波导的上表面(9)对称的基片集成波导的下表面(13)、与基片集成波导的下表面(13)相连的微带线的地表面(14)；两排金属化通孔(4)分别位于基片集成波导的上表面(9)和基片集成波导的下表面(13)的两侧并将该两上、下表面连接起来。

2.根据权利要求1所述的印刷对数周期偶极子阵列天线，其特征为微带渐变过渡线(6)的平面为漏斗形，大头接基片集成波导的上表面(9)，小头接输出端50欧姆微带线(8)。

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