CN212062682U - 一种微带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微带天线，包括阵列天线，阵列天线包括一个或多个阵元，阵列天线中的阵元的阵元宽度是不等幅的，阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平，因此，可以解决相关技术中微带天线的副瓣过高导致天线增益降低的问题，达到压低副瓣，提高天线增益的效果。

Description

一种微带天线

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种微带天线。

背景技术

微带天线一般都是具有规则形状的薄片，因此具有体积小、重量轻、剖面低的特点。它可以和有源器件以及电路集成单一的模块。相对比其他天线，微带天线更容易实现圆极化、双频段、双极化等。相关技术中的微带天线的副瓣过高导致天线增益降低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种微带天线，以至少解决相关技术中微带天线的副瓣过高导致天线增益降低的问题。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种微带天线，包括：

基板，以及，设置在所述基板的第一侧的接地板，以及，设置在所述基板的第二侧的一个或多个阵列天线，其中，所述阵列天线包括一个或多个阵元，所述阵列天线中的所述阵元的阵元宽度是不等幅的，所述阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平。

在一个示例性的实施方式中，靠近所述阵列天线中心的阵元的阵元宽度大于远离所述阵列天线中心的阵元的阵元宽度。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线中的各阵元的宽度满足切比雪夫分布。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线包括至少两条线阵，所述线阵是并联的。

在一个示例性的实施方式中，所述线阵通过功分器并联。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线包括发射阵列天线和接收阵列天线，其中，所述发射阵列天线的结构与所述接收阵列天线的结构相同。

在一个示例性的实施方式中，所述发射阵列天线所包括的线阵数目与所述接收阵列天线所包括的线阵数目相同，并且，所述发射阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目与所述接收阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目相同，并且，所述发射阵列天线的阵元的阵元宽度与所述接收阵列天线的阵元的阵元宽度一致。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线满足以下至少之一：所述发射阵列天线之间的隔离度大于35dB、所述接收阵列天线之间的隔离度大于20dB、所述发射阵列天线与所述接收阵列天线之间的隔离度大于35dB。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线还满足：所述发射阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元；和/或，所述接收阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元。

在一个示例性的实施方式中，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线还满足以下至少之一：所述发射阵列天线之间的间距为2λ、所述接收阵列天线之间的间距为λ、所述接收阵列天线与所述发射阵列天线之间的间距为2λ，其中，λ为毫米波波长。

在一个示例性的实施方式中，所述微带天线的工作频段为59.5GHz～61GHz。

通过本实用新型，由于所述阵列天线包括一个或多个阵元，所述阵列天线中的所述阵元的阵元宽度是不等幅的，所述阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平，因此，可以解决相关技术中微带天线的副瓣过高导致天线增益降低的问题，达到压低副瓣，提高天线增益的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的微带天线的结构示意图；

图2是根据本实用新型可选实施例的微带天线的结构示意图；

图3是根据本实用新型可选实施例的发射天线2D方向图；

图4是根据本实用新型可选实施例的发射天线性能仿真图；

图5是根据本实用新型可选实施例的接收天线性能仿真图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种微带天线，图1是根据本实用新型实施例的微带天线的结构示意图，如图1所示，该微带天线包括：

基板2，以及，设置在该基板的第一侧的接地板，以及，设置在该基板的第二侧的一个或多个阵列天线，其中，该阵列天线包括一个或多个阵元1，该阵列天线中的该阵元的阵元宽度是不等幅的，该阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平。

通过上述的结构，由于该阵列天线包括一个或多个阵元，该阵列天线中的该阵元的阵元宽度是不等幅的，该阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平，因此，可以解决相关技术中微带天线的副瓣过高导致天线增益降低的问题，达到压低副瓣，提高天线增益的效果。

需要说明的是，阵列天线通过微带线馈电。

在一个示例性的实施方式中，靠近该阵列天线中心的阵元的阵元宽度大于远离该阵列天线中心的阵元的阵元宽度。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线中的各阵元的宽度满足切比雪夫分布。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线包括至少两条线阵，该线阵是并联的。

在一个示例性的实施方式中，该线阵通过功分器并联。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线包括发射阵列天线和接收阵列天线，其中，该发射阵列天线的结构与该接收阵列天线的结构相同。需要说明的是，本实施例的微带天线可以包括一个或多个发射阵列天线，也可以包括一个或多个接收阵列天线，也可以包括一个或多个发射阵列天线和一个或多个接收阵列天线，其中，发射阵列天线的数量可以和接收阵列天线的数量相同或者不相同。还需要说明的是，在一个示例性的实施方式中，每个发射阵列天线的结构是相同的，在一个示例性的实施方式中，每个接收阵列天线的结构是相同的，在一个示例性的实施方式中，每个发射阵列天线的结构与每个接收阵列天线的结构是相同的。

在一个示例性的实施方式中，该发射阵列天线所包括的线阵数目与该接收阵列天线所包括的线阵数目相同，并且，该发射阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目与该接收阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目相同，并且，该发射阵列天线的阵元的阵元宽度与该接收阵列天线的阵元的阵元宽度一致。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，该阵列天线满足以下至少之一：该发射阵列天线之间的隔离度大于35dB、该接收阵列天线之间的隔离度大于20dB、该发射阵列天线与该接收阵列天线之间的隔离度大于35dB。需要说明的是，满足一定的隔离度要求才能保证天线之间正常工作不受干扰，经过仿真验证，收发天线间距2λ，发射天线间距2λ，接收天线天线λ布阵时，即可满足隔离度要求。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，该阵列天线还满足：该发射阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元；和/或，该接收阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，该阵列天线还满足以下至少之一：该发射阵列天线之间的间距为2λ、该接收阵列天线之间的间距为λ、该接收阵列天线与该发射阵列天线之间的间距为2λ。

在一个示例性的实施方式中，该微带天线的工作频段为59.5GHz～61GHz。

可选实施方式

以下举例一种微带天线，用于进一步说明本实用新型。

图2是根据本实用新型可选实施例的微带天线的结构示意图，如图2所示：

本实施例的毫米波微带阵列天线包括介质基板，其中介质基板上侧为阵列天线，下侧为接地板。在一个示例性的实施方式中，介质基板材质为Rogers 4350B。

在一个示例性的实施方式中，微带阵列天线分为发射天线(如图2中的TX)与接收天线(如图2中的RX)，发射天线与接收天线结构相同，其目的为减小加工工艺误差，使发射天线与接收天线工作频段保持一致。

在一个示例性的实施方式中，为了满足目标分辨率的要求，对于发射天线与接收天线的数量也有着严格要求，可以设置三个发射天线和四个接收天线，发射天线需要精确控制水平与垂直角度检测。

在一个示例性的实施方式中，按照需求，雷达整机达到100米的扫描距离，则天线增益必须达到14dBi以上，根据微带天线组阵理论，单天线增益为6～8dBi，阵元数增加一倍，天线阵整体增益理论上增加3dBi，综合考虑扫描距离要求与介质损耗确定阵元数量。

在一个示例性的实施方式中，采用串并联结合的方式形成馈电网络，线阵采用串联馈电网络，线阵与线阵之间采用并联馈电网络，采用一分二微带功分器形成面阵，减小水平扫描角度。

在一个示例性的实施方式中，采用不等幅阵元形式，通过改变阵元宽度，使各阵元宽度切比雪夫分布，从而实现各阵元辐射功率满足切比雪夫分布，达到压低天线副瓣的目的。

在一个示例性的实施方式中，为了满足MIMO构造虚拟阵列，发射天线之间间距设定为2λ，接收天线间距设定为λ，接收天线与发射天线之间间距设定为2λ，其中，λ为毫米波波长。

在一个示例性的实施方式中，阵列天线工作频段为59.5GHz-61GHz。

在一个示例性的实施方式中，天线馈电方式采用微带线馈电。

在一个示例性的实施方式中，为了确保天线之间正常工作，不会造成干扰，发射天线间隔离度为大于35dB，发射天线与接收天线间隔离度大于35dB，接收天线间隔离度大于20dB，隔离度即为衡量天线之间互相影响的一个参数。

在一个示例性的实施方式中，该阵列天线的介质基板尺寸：60*20mm，在一个示例性的实施方式中，厚度0.1016mm，在一个示例性的实施方式中，介电常数3.66；在一个示例性的实施方式中，发射天线数量为3，在一个示例性的实施方式中，接收天线数量为4；在一个示例性的实施方式中，单阵列阵元数为10，在一个示例性的实施方式中，采用2*5的排列方式组阵。

本实施例通过采用一分二微带功分器，将线阵组合成面阵，减小了波束宽度，使辐射能量更集中，扫描距离更远，如图3仿真结果所示,3dB波束宽度仅为±33°，6dB波束宽度仅为±25°。

本实施例采用不等幅阵元模式，改变阵元电流分布，压低副瓣，从而减少干扰信号的获取，图3是根据本实用新型可选实施例的发射天线2D方向图，如图3所示，本实施例的副瓣电平小于15dB。

发射天线与接收天线采用同一种阵列形式，保证天线工作频段一致，使得获得的信号能顺利被接收，图4是根据本实用新型可选实施例的发射天线性能仿真图；图5是根据本实用新型可选实施例的接收天线性能仿真图，如图4与图5仿真结果所示，-10dB带宽范围基本一致。

本实施例60GHz毫米波窄波束微带阵列天线设计方法，阵元数为10，通过串并联混合馈电网络组成天线阵，采用不等幅阵元压缩副瓣，达到雷达系统扫描需求。

本实施例采用不等幅阵元法组成高增益微带天线阵，通过改变各阵元宽度，使宽度满足切比雪夫分布，从而使各阵元辐射功率满足切比雪夫分布，达到压缩副瓣的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：基板，以及，设置在所述基板的第一侧的接地板，以及，设置在所述基板的第二侧的一个或多个阵列天线，其中，所述阵列天线包括一个或多个阵元，所述阵列天线中的所述阵元的阵元宽度是不等幅的，所述阵列天线所对应的副瓣电平小于阵元宽度等幅的阵列天线所对应的副瓣电平。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，靠近所述阵列天线中心的阵元的阵元宽度大于远离所述阵列天线中心的阵元的阵元宽度。

3.根据权利要求2所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线中的各阵元的宽度满足切比雪夫分布。

4.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线包括至少两条线阵，所述线阵是并联的。

5.根据权利要求4所述的微带天线，其特征在于，所述线阵通过功分器并联。

6.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线包括发射阵列天线和接收阵列天线，其中，所述发射阵列天线的结构与所述接收阵列天线的结构相同。

7.根据权利要求6所述的微带天线，其特征在于，所述发射阵列天线所包括的线阵数目与所述接收阵列天线所包括的线阵数目相同，并且，所述发射阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目与所述接收阵列天线的每一条线阵所包括的阵元数目相同，并且，所述发射阵列天线的阵元的阵元宽度与所述接收阵列天线的阵元的阵元宽度一致。

8.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线满足以下至少之一：

所述发射阵列天线之间的隔离度大于35dB、所述接收阵列天线之间的隔离度大于20dB、所述发射阵列天线与所述接收阵列天线之间的隔离度大于35dB。

9.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线还满足：所述发射阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元；和/或，所述接收阵列天线包括两条并联的线阵，其中，每条线阵包括串联的5个阵元。

10.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述阵列天线包括发射阵列天线和/或接收阵列天线，所述阵列天线还满足以下至少之一：所述发射阵列天线之间的间距为2λ、所述接收阵列天线之间的间距为λ、所述接收阵列天线与所述发射阵列天线之间的间距为2λ，其中，λ为毫米波波长。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的微带天线，其特征在于，所述微带天线的工作频段为59.5GHz～61GHz。

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