CN203180065U - 一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，包括介质基板、辐射贴片，共面波导的地板、共面波导中心导带，空气桥和同轴接头。共面波导一分为二再二分为四，构成了整体的馈电网络，馈电网络包括6条支路。4个辐射贴片与共面波导的地板形成4个天线单元。每条支路采用大半径圆弧弯曲的方式，且每条支路上共面波导中心导带宽度呈e的指数型渐变，共面波导每个分支处都架设有一对空气桥，共面波导通过同轴接头与同轴电缆连接。本实用新型的天线阵列的方向性和辐射强度相对于天线单元都得到加强，具有频带宽、集成度高等优点。

Description

一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列
技术领域
本实用新型涉及超宽带天线阵列，主要用于UWB通信系统。
背景技术
2002年美国联邦通信委员会(FCC)宣布将3.1～10.6GHz频段划归民用，应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定等领域。超宽带(UWB，Ultra Wideband)通信是一种短距离的高速无线通讯方式，能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率，这种通讯方式比较适合在家庭内部或办公区域使用，市场应用前景非常广阔。与传统的窄带通信技术相比，UWB技术具有通信容量大、辐射功率密度低、抗多径干扰、定位性高和保密性好等特点。同时，人们对高速率数据通信的需求日益增强，给UWB的发展带来巨大机遇。
人们对高速率通信的迫切需求使得超宽带通信技术及超宽带通信系统发展迅猛，UWB天线的设计是超宽带通信的关键技术之一，超宽带天线也成为了研究的热点，目前研究者已对各式各样的超宽带天线进行了广泛的研究，也取得了很好的成果。然而在一些特殊情况下，如较远距离或点对点通信中，人们希望天线的能量可以更为集中，向固定的一个方向辐射，即天线的能量方向图的主瓣要尖锐，这就需要超宽带天线阵列来实现。
在超宽带天线阵列的设计中，要想在3.1～10.6GHz的频带范围内实现较好的阻抗匹配，除了要考虑天线单元本身的带宽匹配外，还需要考虑馈电网络与天线单元之间的阻抗匹配，同时馈电网络与天线单元结合后对天线辐射性能的影响、馈电网络尺寸的小型化、馈电网络的辐射等都是需要注意的。
在窄带系统中，用传统天线参数如阻抗匹配、方向图、增益等就足以描述天线的性能，但UWB通信技术利用脉冲信号传输数据，UWB天线能否将脉冲信号无畸变的辐射出去是人们必须关注的问题，所以对于UWB天线和天线阵列采用最大值方向图、归一化能量图、信号保真度等参数对其时域性能进行研究。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，它的方向性和辐射强度相对于天线单元都得到加强，具有频带宽、集成度高等优点。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，包括介质基板、辐射贴片，共面波导的地板、共面波导中心导带，空气桥和同轴接头。共面波导一分为二再二分为四，构成了整体的馈电网络，馈电网络包括6条支路。4个辐射贴片与共面波导的地板形成4个天线单元。在共面波导每个分支处都架设有一对空气桥，共面波导通过一个同轴接头与同轴电缆连接。
所述每条支路上的共面波导中心导带宽度随长度呈e的指数型渐变。
设置于介质基板正面的辐射贴片为椭圆形，4个辐射贴片形状完全相同，4个天线单元之间的缝隙相同。
所述的细缝宽4.1mm。
共面波导弯曲处采用大半径圆弧的方式，共面波导弯曲处共面波导地板内侧边缘是圆弧，共面波导中心导带采用的是椭圆弧弯曲。
所述每条支路上共面波导中心导带最窄处共面波导的特性阻抗为100欧姆，最宽处共面波导的特性阻抗为50欧姆，中心导带的宽度从最窄的1.5mm呈e的指数型渐变到最宽处的3.5mm。
空气桥连接共面波导两侧的地板，跨设在共面波导中心导带上方。
天线阵列是左右对称结构，并且外侧的天线单元及与它相连接的支路，也对称于与其相邻的中间的天线单元及与它相连接的支路。
本实用新型的优点在于：
1.采用共面波导馈电结构，可以实现单一平面印刷天线阵列，并且易于实现与微波集成电路的一体化设计。
2.天线单元和馈电网络匹配非常好，集成度高，可以利用同轴接头直接馈电而无需再设计馈电网路。
3.共面波导弯曲处采用大半径圆弧弯曲的方式，减小了馈线弯曲突变产生的阻抗失配，尽可能的避免了信号的辐射和反射。
4.辐射贴片采用椭圆形结构不仅有效减小天线尺寸，还能展宽天线的阻抗带宽，满足超宽带通信的需求，结构简单。
附图说明
图1是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列的顶层结构示意图；
图2是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列的底层结构示意图；
图3是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列的侧视结构示意图；
图4是本实用新型共面波导分支处空气桥的立体示意图；
图5是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列的反射系数S11的仿真和实际测试结果图；
图6a是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列在E面上的最大值方向的仿真结果图；
图6b是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列在H面上的最大值方向的仿真结果图；
图7a是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列在E面上的归一化能量方向的仿真结果图；
图7b是本实用新型一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列分别在H面上的归一化能量方向的仿真结果图。
图中：1为介质基板，2为辐射贴片，3为共面波导的地板，4为共面波导中心导带，5为空气桥，6为同轴接头。。
具体实施方式
附图为本实用新型的一个实施例示意图，以下结合附图说明：
参见图1-图4，本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，包括介质基板1、辐射贴片2，共面波导的地板3、共面波导中心导带4，空气桥5和同轴接头6。共面波导一分为二再二分为四，构成了整体的馈电网络，馈电网络包括6条支路。4个辐射贴片2与共面波导的地板3形成4个天线单元。每条支路上的共面波导中心导带4宽度随长度呈e的指数型渐变。在共面波导每个分支处都架设有一对空气桥5，共面波导通过一个同轴接头6与同轴电缆连接。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其中所述的设置于介质基板1正面的辐射贴片2为椭圆形，4个辐射贴片2形状完全相同。4个天线单元之间的缝隙相同，宽4.1mm。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列是左右对称的结构，并且外侧的天线单元及与它相连接的支路，也对称于与其相邻的中间的天线单元及与它相连接的支路。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其中所述的共面波导弯曲处采用大半径圆弧的方式，共面波导弯曲处共面波导地板3内侧边缘是圆弧，共面波导中心导带4由于宽度的变化，采用的是椭圆弧弯曲。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其中所述每条支路上共面波导中心导带4的宽度随长度呈e的指数渐变，共面波导中心导带4的宽度从最窄的1.5mm呈e的指数型渐变到最宽处的3.5mm。共面波导中心导带4最窄处共面波导的特性阻抗为100欧姆，最宽处共面波导的特性阻抗为50欧姆。
本实用新型的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其中所述的空气桥5连接共面波导两侧的共面波导的地板3，跨设在共面波导中心导带4上方。
本实用新型的一个具体实施例中，每一介质基板1是介电常数为3、厚度为1.57mm的TLC-30材质的基板。介质基板1的面积为187.1*63mm2。外侧的两个天线单元的共面波导的地板3各宽48.5mm，中间的两个天线单元的共面波导的地板3各宽38.9mm。同轴接头6的特性阻抗为50欧姆，所以与同轴接头6相连处共面波导的特性阻抗也为50欧姆。50欧姆特性阻抗的共面波导中心导带4宽3.5mm，与共面波导的地板3之间的细缝宽0.3mm。所述的6条支路中，直接与辐射贴片2相连通的4支路的长度各为22.2mm，其中直线部分长9.55mm，弯曲部分的内半径为8mm，下方的两条支路的长度各为44.6mm，其中直线部分长20.4mm，弯曲部分的内半径为8.5mm。每条支路上共面波导中心导带4的宽度随共面波导的长度呈e的指数渐变，共面波导中心导带4最窄处共面波导的特性阻抗为100欧姆，最宽处共面波导的特性阻抗为50欧姆，共面波导中心导带4的宽度从最窄的1.5mm呈e的指数型渐变到最宽处的3.5mm。e的指数型公式如下：
w(l)＝-eln3*l/L+4.5
式中，L是该条支路上渐变波导的总长度。跨设在共面波导中心导带4上方的共面波导的地板3与空气桥5的结构相同，宽0.5mm，厚0.05mm，高0.3mm，桥面长4.2mm。
图5是前述具体实施例的天线反射系数S11的仿真和实测结果，实测中采用Agilent E8363C网络分析仪。由图5可以看出，实测的工作频率范围(S11<-10dB)为2.94～10.69GHz。图6a、图6b和图7a、图7b是具体实施例分别在E面和H面上的最大值方向图和归一化能量方向图的仿真结果，从图中可以看出，该具体实施例主瓣尖锐，能量集中，适用于较远距离或点对点的UWB通信系统。
综上所述，本实用新型共面波导馈电的平面超宽带天线阵列的天线单元和馈电网络实现了非常好的阻抗匹配，从时域性能也可看出本实用新型非常适合超宽带信号的传输，同时本实用新型采用共面波导印刷结构，平面化，集成度高，有利于加工制作和系统集成，适用于较远距离或点对点的UWB通信系统。

Claims (8)

1.一种共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：包括介质基板(1)、辐射贴片(2)，共面波导的地板(3)、共面波导中心导带(4)，空气桥(5)和同轴接头(6)；共面波导一分为二再二分为四，构成了整体的馈电网络，馈电网络包括6条支路；4个辐射贴片(2)与共面波导的地板(3)形成4个天线单元；共面波导每个分支处都架设有一对空气桥(5)，共面波导通过一个同轴接头(6)与同轴电缆连接。 
2.如权利要求1所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：所述的每条支路上的共面波导中心导带(4)宽度随长度呈e的指数型渐变。 
3.如权利要求1所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：设置于介质基板(1)正面的辐射贴片(2)为椭圆形，4个辐射贴片(2)形状完全相同，4个天线单元之间的缝隙相同。 
4.如权利要求3所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：所述的缝隙宽4.1mm。 
5.如权利要求1或2所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：共面波导弯曲处采用大半径圆弧的方式，共面波导弯曲处共面波导地板(3)内侧边缘是圆弧，共面波导中心导带(4)采用的是椭圆弧弯曲。 
6.如权利要求1或2所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：所述每条支路上共面波导中心导带(4)最窄处共面波导的特性阻抗为100欧姆，最宽处共面波导的特性阻抗为50欧姆，中心导带(4)的宽度从最窄的1.5mm呈e的指数型渐变到最宽处的3.5mm。 
7.如权利要求1所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：空气桥(5)连接共面波导两侧的地板(3)，跨设在共面波导中心导带(4)上方。 
8.如权利要求1所述的共面波导馈电的平面超宽带天线阵列，其特征在于：天线阵列是左右对称结构，并且外侧的天线单元及与它相连接的支路，也对称于与其相邻的中间的天线单元及与它相连接的支路。 
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700914A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 北京交通大学 一种覆盖介质层的矩形波导
CN108183321A (zh) * 2017-12-20 2018-06-19 南京理工大学 一种两维波束赋形的无源天线阵列
CN109103595A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 比亚迪股份有限公司 双向双极化天线
CN110544831A (zh) * 2019-08-30 2019-12-06 浙江大学 一种室内外中继通讯窗体天线
CN110729548A (zh) * 2019-10-12 2020-01-24 青岛海信移动通信技术股份有限公司 一种移动终端及毫米波宽带阵列天线
CN111525250A (zh) * 2020-05-26 2020-08-11 安徽大学 毫米波天线级封装中宽带半椭圆缝隙天线阵列及设计方法
CN112005439A (zh) * 2018-04-13 2020-11-27 Ａｇｃ株式会社 缝隙阵列天线
CN112823286A (zh) * 2018-10-12 2021-05-18 奥比斯系统有限公司 对4.5g或5g基站进行测试的装置和方法
CN114400440A (zh) * 2022-03-24 2022-04-26 之江实验室 一种用于光电探测的宽频太赫兹电磁结构

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103700914A (zh) * 2014-01-06 2014-04-02 北京交通大学 一种覆盖介质层的矩形波导
CN109103595A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 比亚迪股份有限公司 双向双极化天线
CN108183321A (zh) * 2017-12-20 2018-06-19 南京理工大学 一种两维波束赋形的无源天线阵列
CN112005439A (zh) * 2018-04-13 2020-11-27 Ａｇｃ株式会社 缝隙阵列天线
CN112005439B (zh) * 2018-04-13 2023-09-19 Ａｇｃ株式会社 缝隙阵列天线
CN112823286A (zh) * 2018-10-12 2021-05-18 奥比斯系统有限公司 对4.5g或5g基站进行测试的装置和方法
CN110544831A (zh) * 2019-08-30 2019-12-06 浙江大学 一种室内外中继通讯窗体天线
CN110729548A (zh) * 2019-10-12 2020-01-24 青岛海信移动通信技术股份有限公司 一种移动终端及毫米波宽带阵列天线
CN111525250A (zh) * 2020-05-26 2020-08-11 安徽大学 毫米波天线级封装中宽带半椭圆缝隙天线阵列及设计方法
CN111525250B (zh) * 2020-05-26 2022-03-25 安徽大学 毫米波天线级封装中宽带半椭圆缝隙天线阵列及设计方法
CN114400440A (zh) * 2022-03-24 2022-04-26 之江实验室 一种用于光电探测的宽频太赫兹电磁结构

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