CN209329169U - 一种s波段开关切换环形天线阵 - Google Patents

一种s波段开关切换环形天线阵 Download PDF

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仇明哲
张秀锋
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Abstract

本实用新型属于天线结构技术领域,特别涉及一种S波段开关切换环形天线阵,包括天线阵,所述天线阵的内部侧壁上环绕其内径等间距设有若干个馈点,所述天线阵包括若干阵元,所述阵元包括2个单元天线,所述单元天线包括上层介质基板、第一贴片微带天线、中间支撑泡沫、第二贴片微带天线,下层介质基板,所述第一贴片微带天线位于在上层介质基板底部,所述第二贴片微带天线位于在下层介质基板上面,所述第一贴片微带天线和第二贴片微带天线同心叠层放置于中间支撑泡沫的上下面,所述上层介质基板上面与单元天线罩集成,所述下层介质基板底面铺设金属涂层。本实用新型是一款方向图好,成本低的天线形式。

Description

一种S波段开关切换环形天线阵
技术领域
本实用新型属于天线结构技术领域,特别涉及一种S波段开关切换环形天线阵。
背景技术
环形阵天线通过阵列组合成环的形态向外辐射电磁波,是一种方位面全向覆盖的天线形式。
环形阵天线由平面阵天线演进而来,平面阵最多只能在180°的方位面内进行电磁波的辐射,全向覆盖则需要机械辅助来实现,环形天线因其自身结构的特点可以不需要借助外力而方位面全向辐射。
传统的环形阵天线主要由天线阵和馈电网络组成,馈电网络通过控制阵列单元的幅度相位来改变波束指向,波束方向不好控制且有局限性,再加上原理和结构都比较复杂,相对的生产制作成本也高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种S波段开关切换环形天线阵,以解决上述问题。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种S波段开关切换环形天线阵,包括天线阵,所述天线阵的内部侧壁上环绕其内径等间距设有若干个馈点,所述天线阵包括若干阵元,所述阵元包括2个单元天线,
所述单元天线包括上层介质基板、第一贴片微带天线、中间支撑泡沫、第二贴片微带天线,下层介质基板,所述第一贴片微带天线位于在上层介质基板底部,所述第二贴片微带天线位于在下层介质基板上面,所述第一贴片微带天线和第二贴片微带天线同心叠层放置于中间支撑泡沫的上下面,所述上层介质基板上面与单元天线罩集成,所述下层介质基板底面铺设金属涂层;
所述第一贴片微带天线上刻蚀有若干辐射贴片,所述第二贴片微带天线上刻蚀有与辐射贴片数量相同的馈电贴片,在第二贴片微带天线上还刻蚀有一级功分网络,总口通过馈电通孔与馈电连接器连接, 2个分口分别与2个二级反向功分网络的总口相连,1个二级反向功分网络的2个分口与2个馈电贴片相连,另1个二级反向功分网络的 2个分口与另2个馈电贴片相连,所述馈电通孔非金属化,位于第二贴片微带天线端面上的2个馈电贴片之间,是馈电连接器内导体的过孔,孔径与内导体直径相同,所述馈电通孔与馈点相对应。
进一步地,所述阵元外形的俯仰×方位×剖面尺寸是170mm× 60mm×16mm,俯仰面波束宽度是30°。
进一步地,8个阵元方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵,所述天线阵上的馈点通过网络开关模块切换。
进一步地,1个阵元覆盖方位为45°。
进一步地,所述馈电连接器为SMA-K连接器。
本实用新型的有益效果:本实用新型将平面阵通过首尾相连组成环形阵,每个平面阵辐射一个方位面,通过开关切换平面阵网络改变波束方向,将全方位面的方向图设计问题简化到平面,不存在赋形引起的增益损耗,使得平面阵决定了性能,减小了天线设计难度;第一贴片微带天线和第二贴片微带天线堆栈放置,中间夹带空气层,通过耦合馈电则能很好的展宽频段带宽;天线罩是保护天线系统避免遭受外部环境影响里面结构的防护层,将天线罩和微带天线上层辐射贴片集成复合,可以进一步减小微带天线剖面高度;通过8个阵元方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵,实现360°方位面全覆盖。
附图说明
图1为本实用新型实施例中单元天线的爆炸图;
图2本实用新型实施例中第二贴片微带天线的示意图;
图3为本实用新型实施例阵元中下层介质基板的示意图;
图4为本实用新型实施例中天线整体示意图;
图5为本实用新型实施例中天线整体的俯视图;
图6为本实用新型实施例中网络开关模块的示意图;
图7是本实用新型实施例中天线驻波仿真曲线图;
图8是本实用新型实施例中天线方位面二维仿真方向图;
图9是本实用新型实施例中天线俯仰面二维仿真方向图。
其中,1、单元天线;2、阵元;3、天线阵;4、馈点;5、网络开关模块;11、上层介质基板;12、第一贴片微带天线;13、中间支撑泡沫;14、第二贴片微带天线;15、下层介质基板;
21、一级功分网络;22、二级反向功分网络;23、馈点通孔;24、馈电贴片。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
参照图1-6所示,本实用新型具体公开了一种S波段开关切换环形天线阵,包括天线阵3,8个阵元2方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵3,所述天线阵3的内部侧壁上环绕其内径等间距设有若干个馈点4,该馈点4通过网络开关模块5切换,所述天线阵3包括若干阵元2,所述阵元2包括2个单元天线1,所述单元天线1包括上层介质基板11、第一贴片微带天线12、中间支撑泡沫13、第二贴片微带天线14、下层介质基板15,所述第一贴片微带天线12位于在上层介质基板11底部,所述第二贴片微带天线14位于在下层介质基板 15上面,所述第一贴片微带天线12和第二贴片微带天线14同心叠层放置于中间支撑泡沫13的上下面,所述上层介质基板11上面与单元天线罩集成,所述下层介质基板15底面铺设金属涂层;
所述第一贴片微带天线12上刻蚀有若干辐射贴片,所述第二贴片微带天线14上刻蚀有与辐射贴片数量相同的馈电贴片24,在第二贴片微带天线14上还刻蚀有一级功分网络21,总口通过馈电通孔23 与馈电连接器连接,2个分口分别与2个二级反向功分网络22的总口相连,二等分功率过后每路先进行1/4波长阻抗变换,再通过延长走线实现相位差90°,1个二级反向功分网络22的2个分口与2个馈电贴片24相连,另1个二级反向功分网络22的2个分口与另2个馈电贴片24相连,再进行二等分功率分配,同样先进行1/4波长阻抗变换,再经过延长线达到相位差90°的目的,当馈电至贴片之前并入长度大约1/4波长开路线,进一步调节因上下两层贴片互耦引起的阻抗不匹配,下层馈电贴片24进行切角处理,切角大小根据实际仿真适当调节,主要实现单元圆极化,上层辐射贴片位于下层馈电贴片 24之上,两层贴片共径放置。
所述馈电通孔23非金属化,位于第二贴片微带天线14端面上的 2个馈电贴片24之间,是馈电连接器内导体的过孔,孔径与内导体直径相同,所述馈电通孔23与馈点4相对应。其中,所述阵元2外形的俯仰×方位×剖面尺寸是170mm×60mm×16mm,实现俯仰面波束宽度30°,所述馈电连接器为SMA-K连接器。
参照图7所示,环形阵天线在工作频段内驻波较好,小于1.5。
参照图8所示,8个阵元2方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵3,实现天线阵360°方位面全覆盖。
参照图9所示,8个阵元2方位面首尾相连组成环形阵,每个线阵元2覆盖方位45°,在±22.5°范围内增益高于9dBi。
本实用新型将平面阵通过首尾相连组成环形阵,每个平面阵辐射一个方位面,通过开关切换平面阵网络改变波束方向,将全方位面的方向图设计问题简化到平面,不存在赋形引起的增益损耗,使得平面阵决定了性能,减小了天线设计难度;第一贴片微带天线12和第二贴片微带天线14堆栈放置,中间夹带空气层,通过耦合馈电则能很好的展宽频段带宽;天线罩是保护天线系统避免遭受外部环境影响里面结构的防护层,将天线罩和微带天线上层辐射贴片集成复合,可以进一步减小微带天线剖面高度;8个阵元方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵,每个线阵元覆盖方位45°,实现360°方位面全覆盖。需要说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种S波段开关切换环形天线阵,其特征在于,包括天线阵,所述天线阵的内部侧壁上环绕其内径等间距设有若干个馈点,所述天线阵包括若干阵元,所述阵元包括2个单元天线,
所述单元天线包括上层介质基板、第一贴片微带天线、中间支撑泡沫、第二贴片微带天线,下层介质基板,所述第一贴片微带天线位于在上层介质基板底部,所述第二贴片微带天线位于在下层介质基板上面,所述第一贴片微带天线和第二贴片微带天线同心叠层放置于中间支撑泡沫的上下面,所述上层介质基板上面与单元天线罩集成,所述下层介质基板底面铺设金属涂层;
所述第一贴片微带天线上刻蚀有若干辐射贴片,所述第二贴片微带天线上刻蚀有与辐射贴片数量相同的馈电贴片,在第二贴片微带天线上还刻蚀有一级功分网络,总口通过馈电通孔与馈电连接器连接,2个分口分别与2个二级反向功分网络的总口相连,1个二级反向功分网络的2个分口与2个馈电贴片相连,另1个二级反向功分网络的2个分口与另2个馈电贴片相连,所述馈电通孔非金属化,位于第二贴片微带天线端面上的2个馈电贴片之间,是馈电连接器内导体的过孔,孔径与内导体直径相同,所述馈电通孔与馈点相对应。
2.根据权利要求1所述的S波段开关切换环形天线阵,其特征在于,所述阵元外形的俯仰×方位×剖面尺寸是170mm×60mm×16mm,俯仰面波束宽度是30°。
3.根据权利要求1所述的S波段开关切换环形天线阵,其特征在于,8个阵元方位面首尾相连组成筒状结构的天线阵,所述天线阵上的馈点通过单刀多掷开关切换。
4.根据权利要求3所述的S波段开关切换环形天线阵,其特征在于,每个阵元覆盖方位为45°。
5.根据权利要求1所述的S波段开关切换环形天线阵,其特征在于,所述馈电连接器为SMA-K连接器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113161766A (zh) * 2021-04-12 2021-07-23 西安天和防务技术股份有限公司 可重构天线和可重构天线系统
WO2023179128A1 (zh) * 2022-03-23 2023-09-28 Oppo广东移动通信有限公司 一种天线模组以及电子设备
WO2023245849A1 (zh) * 2022-06-22 2023-12-28 上海海积信息科技股份有限公司 一种天线阵

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