CN202503110U - 一种低成本宽频带天线阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本宽频带天线阵列，设置在箱体内，该天线阵列包括低频段天线、中频段天线和高频段天线，所述低频段天线采用带状平板结构，并铺设在箱体四周的内壁上；所述中频段天线和高频段天线采用平面双臂螺旋印刷天线，同样设置在箱体内壁上。所述天线均为双面介质覆铜板印刷天线。本实用新型采用双面印制板微带设计，通过改变天线接口背面印制板的面积和方向，使耦合分布参数发生变化，从而得到理想的频率范围和较好的接口特性阻抗。其结构简单，调试便捷，成本低廉，易于推广，适合大规模工业化生产。

Description

一种低成本宽频带天线阵列

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种频带天线阵列。                                                  

背景技术

随着科技的日益发展，无线信号对带宽的要求越来越高，特别是射频功率部分问题更加突出。一般情况下，下行信号（即接收支路）天线带宽不足引起的增益损耗，可以在高增益、低噪声放大电路中得到补偿。而对于上行信号（即发送支路），不但功率组件带外增益极低，而且天线的带外功率损耗是难以用放大器增益加以补偿的。以50MHz～2500MHz常用通信频段为例，其信号源与功率放大器都受制于频带宽度。通常要求在超宽频带内，应尽可能地以分段宽带放大器进行无缝对接组合，以期达到宽带全覆盖的效果。对分段功率放大器而言，其相对带宽仍然是比较宽的，这就要求配合设计的天线具有较好的带内增益和良好的接口匹配。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的缺陷提供了一种频带天线阵列，其以低廉的成本解决了功率辐射与天线带宽相互制约的难题。

本实用新型所述一种低成本宽频带天线阵列，设置在箱体内，该天线阵列包括低频段天线、中频段天线和高频段天线，所述低频段天线采用带状平板结构，并铺设在箱体四周的内壁上；所述中频段天线和高频段天线采用平面双臂螺旋印刷天线，同样设置在箱体内壁上。

所述低频段天线、中频段天线和高频段天线均为双面介质覆铜板印刷天线。

所述中频段天线和高频段天线集成在同一平面上。

所述平面双臂螺旋印刷天线的接口馈线，其一端与平面双臂螺旋印刷天线的两臂尖端节点连接，同时接口馈线沿天线某一单臂中线延伸约λ/n长度，其中λ为波长，n为正整数。

本实用新型是基于50MHz～2500MHz常用通信频段内，配合功率放大器分段进行的天线设计，并在有限空间内集成化，解决了低成本的功率辐射问题。由于宽带天线的带宽与信号源带宽均受制于器件的频率特性，而本实用新型在有限的频带内通过优化的分段阵列设计，达到宽带覆盖的效果。采用双面印制板微带设计，通过改变天线接口背面印制板的面积和方向，使耦合分布参数发生变化，从而得到理想的频率范围和较好的接口特性阻抗。本实用新型结构简单，调试便捷，成本低廉，易于推广，加工制作简单易行，适合大规模工业化生产。印制板专业工厂生产，对环境无污染。

附图说明

图1是本实用新型天线阵列平面示意图，

图2是平面双臂螺旋印刷天线接口匹配示意图，

图3是本实用新型在100MHz的微波暗室实测水平方向图，

图4是本实用新型在300MHz的微波暗室实测水平方向图，

图5是本实用新型在400MHz的微波暗室实测水平方向图，

图6是本实用新型在680MHz的微波暗室实测水平方向图，

图7是本实用新型在1300MHz的微波暗室实测水平方向图，

图8是本实用新型在2000MHz的微波暗室实测水平方向图。

具体实施方式

本实用新型专供在常用通信频段内对一定范围的无线信号进行功率压制，以期达到净化频谱环境的效果。因此，其承受的平均功率一般不超过10W。采用6段频率微带线印制电路设计：50MHz～450MHz为第一段，主要针对对讲机频段的局部功率压制问题；400MHz～850MHz为第二段，主要针对P波段通信、雷达；第三段850MHz～1200MHz，对象是手机低端通信；第四段1100MHz～1600MHz，针对该频段的通信、雷达；1600MHz～2000MHz为第五段，对象为手机高频段通信和L频段雷达；2000MHz～2500MHz为第六段，其主要针对微波通信及其他无线信号源。

图1为天线阵列平面示意图，该天线阵列设置在产品的箱体内，包括低频段天线1、中频段天线2和高频段天线3，其中低频段天线1采用带状平板结构，并铺设在箱体四周的内壁上。低频段天线1利用产品箱体内壁形成嵌入式内置结构，其电性能接近半波阵子和共型天线。图3、图4、图5分别为100MHz、300MHz、400MHz的微波暗室实测水平方向图。

中频以上的频段天线采用平面双臂螺旋形式，其中400MHz--850MHz中频段天线2按设计要求采用较大尺寸螺旋印刷天线。图6为中频天线2在680MHz的微波暗室实测水平方向图。900MHz以上的高频段天线3均采用小尺寸设计。

本实用新型为双面介质覆铜板印刷天线。除低频天线附着箱体内壁外，其他天线均集成在同一平面上，构成微带天线阵。天线馈电就近连接电路模块6，以最大限度地减少功率损耗。图2为双臂螺旋天线接口匹配示意图，由于双螺旋天线接口为低特性阻抗，而设备输出相对较高，应进行必要的阻抗变换。本实用新型采用简单的巴伦阻抗变换方法，可达到接口阻抗匹配的效果。螺旋天线的接口引线5，除正常与两臂尖端节点4连接外，馈线外屏蔽层还应沿某一单臂中线焊接约λ/n(n为正整数)长度的馈线。

对于50MHz～2500MHz频率范围内的功率辐射器件，不但要求有足够宽的带宽，而且必须使带内有连续均匀的射频功率空间辐射通道。为此，本实用新型运用印制电路板的分布参数均匀，随温度变化小等特点，采用小面积加背面调谐板配合调整的设计方法，使阵列内的分段天线均可达到较理想的辐射方向图。本实用新型在同一平面上设置多套双臂螺旋微带天线，形成平面阵列。通常情况下，由于产品箱体内壁嵌入的低频天线和相邻天线的反射、互耦作用，各天线的水平及垂直方向图都会发生一定的变化，这就使得原本形成的单天线方向图盲区得到补偿，从而使天线阵列在一定距离范围内形成全覆盖，实际工程实践亦证明了其可行性。

    本实用新型的具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种低成本宽频带天线阵列，设置在箱体内，其特征在于，该天线阵列包括低频段天线（1）、中频段天线（2）和高频段天线（3），所述低频段天线（1）采用带状平板结构，并铺设在箱体四周的内壁上；所述中频段天线（2）和高频段天线（3）采用平面双臂螺旋印刷天线，同样设置在箱体内壁上。

2.根据权利要求1所述的低成本宽频带天线阵列，其特征在于，低频段天线（1）、中频段天线（2）和高频段天线（3）均为双面介质覆铜板印刷天线。

3.根据权利要求1或2所述的低成本宽频带天线阵列，其特征在于，中频段天线（2）和高频段天线（3）集成在同一平面上。

4.根据权利要求1或2所述的低成本宽频带天线阵列，其特征在于，平面双臂螺旋印刷天线的接口馈线，其一端与平面双臂螺旋印刷天线的两臂尖端节点（4）连接，同时接口馈线（5）沿天线某一单臂中线延伸约λ/n长度，其中λ为波长，n为正整数。

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