CN212277394U

CN212277394U - 一种阵列天线子阵、阵列天线模块及阵列天线

Info

Publication number: CN212277394U
Application number: CN201921467071.7U
Authority: CN
Inventors: 吴祖兵; 郭凡玉; 颜微; 张琳; 王建伟; 赵国华
Original assignee: Chengdu T Ray Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu T Ray Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2029-09-05

Abstract

本实用新型公开了一种阵列天线子阵、阵列天线模块及阵列天线，通过在介质基片的表面设置至少两个单元天线，并且所述至少两个单元天线围绕该介质基片表面的第一中心，且相邻单元天线之间的旋转角度差为360°/N。同时，每个单元天线相同且每个天线单元与所述第一中心之间的距离相同。采用上述方式进行布局的天线子阵在拼装成相控阵天线后，具有非常紧凑的空间布局性，能够实现较佳的圆极化功能。而且还可以在每个单元天线的四周以及相邻两个单元天线之间布置金属过孔，从而在提高单元天线之间的隔离度的基础上，提高整个相控阵天线的隔离度，因此具有提高相控阵天线整体电气性能以及提升相控阵天线的宽角扫描能力的技术效果。

Description

一种阵列天线子阵、阵列天线模块及阵列天线

技术领域

本实用新型涉及微波毫米波阵列天线领域，特别是涉及一种阵列天线子阵、阵列天线模块及阵列天线。

背景技术

微带贴片天线因其具有体积小、重量轻、剖面低易于与各种载体共形等优点正日趋在通信领域得到广泛应用.而将微带贴片天线按照特定形式布局拼接可以成为相控阵阵列天线，采用电扫技术的相控阵天线具有扫描速度快、波束指向精确度高等特点。但是，目前的相控阵布局得到的天线性能往往不是最优的，相控阵天线应用在空间或条件受限的环境下时，往往会因为用以接收信号的天线阵列与用以发射信号的天线阵列距离较近而造成两种工作模式的天线阵列之间的隔离度很差，这样会导致相控阵天线的整体增益大幅降低，甚至会使阵列天线的扫描效果受到严重影响。

可见，现有技术中存在着相控阵天线因空间布局不合理而造成相控阵收发天线之间的隔离度较低，影响相控阵天线的整体电气性能的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种阵列天线子阵、阵列天线模块及阵列天线，用以解决现有技术中存在着相控阵天线因空间布局不合理而造成相控阵收发天线之间的隔离度较低，影响相控阵天线的整体电气性能的技术问题。

本申请实施例第一方面提供了一种阵列天线子阵，包括：

第一介质基片

至少两个单元天线，设置在所述第一介质基片的表面上，其中，所述至少两个单元天线围绕所述第一介质基片表面的第一中心，且相邻单元天线之间的旋转角度差为360°/N，其中，每个单元天线相同，且每个天线单元与所述第一中心之间的距离相同，N为大于等于1的整数。

可选地，所述阵列天线子阵还包括：

TR组件，与所述至少两个单元天线连接，用以对每个单元天线收发的无线信号一一对应输出分别相匹配的补偿信号。

进一步地，所述TR组件，用以对第M个单元天线输出补偿相位为(M-1) *360°/N的补偿信号，所述第M个单元天线为以任一单元天线为第1个天线，按照顺时针方向或逆时针方向顺序的第M个单元天线，M为大于等于1且小于等于N的整数。

可选地，所述阵列天线子阵还包括：

至少两个第一金属过孔，设置在所述第一介质基片上，且将所述至少两个单元天线包围在内。

可选地，所述至少两个第一金属过孔围成圆形或正多边形。

可选地，所述阵列天线子阵还包括：

至少两个第二金属过孔，设置在所述第一介质基片上，且位于相邻两个单元天线之间。

可选地，所述单元天线为辐射贴片。

本申请实施例第二方面提供了一种阵列天线模块，包括：

第二介质基片

至少两个天线子阵，设置在所述第二介质基片的表面上，所述至少两个天线子阵围绕所述第二介质基片表面的第二中心，相邻天线子阵之间的旋转角度差为360°/Q，每个天线子阵相同，且每个天线子阵与所述第二中心之间的距离相同，Q为大于等于1的整数；

其中，所述天线子阵为如第一方面所述的天线子阵，和/或所述天线子阵为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵。

本申请实施例第三方面提供了一种阵列天线，包括：

第一阵列天线模块；和/或，

如第二方面所述的第二阵列天线模块，其中，所述第一阵列天线模块与所述第二阵列天线模块处于同一基板的同侧表面上，且所述第一阵列天线模块中的第一天线子阵为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵，所述第二阵列天线模块中的第二天线子阵为天线单元方向与所述第一天线子阵不同的天线子阵，所述第一阵列天线模块与所述第二阵列天线模块为如第二方面所述的阵列天线模块；

至少两个金属挡板，设置在所述第一阵列天线模块与所述第二阵列天线模块之间。

可选地，所述金属挡板的高度大于等于所述阵列天线对应收发的电磁波信号波长的1/4。

可选地，在所述至少两个金属挡板之间设置有吸波材料，且所述吸波材料的工作频率与所述阵列天线对应收发的电磁波信号频率匹配。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中的技术方案通过在介质基片的表面设置至少两个单元天线，并且所述至少两个单元天线围绕该介质基片表面的第一中心，且相邻单元天线之间的旋转角度差为360°/N。同时，每个单元天线相同且每个天线单元与所述第一中心之间的距离相同。采用上述方式进行布局的天线子阵在拼装成相控阵天线后，具有非常紧凑的空间布局性，能够实现较佳的圆极化功能。而且还可以在每个单元天线的四周以及相邻两个单元天线之间布置金属过孔，从而在提高单元天线之间的隔离度的基础上，提高整个相控阵天线的隔离度，因此具有提高相控阵天线整体电气性能以及提升相控阵天线的宽角扫描能力的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种阵列天线子阵的结构图；

图2(a)为本实用新型实施例提供的由图1中的阵列天线子阵组成的一种阵列天线模块的结构图；

图2(b)为本实用新型实施例提供的由天线单元同向均匀分布排列的天线子阵组成的一种阵列天线模块的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种阵列天线的立体结构图。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

请参考图1，本申请实施例一提供一种阵列天线子阵，包括：

第一介质基片101；

至少两个单元天线102，设置在所述第一介质基片101的表面上，其中，所述至少两个单元天线102围绕所述第一介质基片101表面的第一中心，且相邻单元天线102之间的旋转角度差为360°/N，其中，每个单元天线102 相同，且每个天线单元102与所述第一中心之间的距离相同，N为大于等于 1的整数。

而在本申请实施例中，单元天线可以为如图1所示的样式，单元天线的数量N为4，那么相邻单元天线之间的旋转角度差就为360°/4＝90°，四个单元天线可以按照矩阵分布的方式排列在中心点的四个方向，构成正方矩阵的样式。

需要指出的是，本申请实施例中的所述单元天线102为辐射贴片。所述每个天线单元与所述第一中心之间的距离可以基于相控阵单元天线102的实际尺寸来确定，本申请实施例中的技术方案不作进一步限定，实际布局时可以将上述距离增大或减小以实现紧凑的格局。

由上述布阵方式可知，申请实施例中的单元天线102布局方式非常均匀紧凑，可以起到合理利用介质基片表面空间的技术效果。

进一步的，本申请实施例中的所述阵列天线子阵还包括：

TR组件，与所述至少两个单元天线102连接，用以对每个单元天线102 收发的无线信号一一对应输出分别相匹配的补偿信号。而且所述TR组件，用以对第M个单元天线102输出补偿相位为(M-1)*360°/N的补偿信号，所述第M个单元天线102为以任一单元天线102为第1个天线，按照顺时针方向或逆时针方向顺序的第M个单元天线102。

具体在本申请实施例技术方案中，所述TR组件可以设计为与4个单元天线102连接，并分别给四个单元天线102输出相匹配的补偿信号，例如：从第一个单元天线(任意一个单元天线均可以作为第一个单元天线)开始分别输出的补偿信号形成补偿相位为：(M-1)*360°/N＝0°(M＝1、N＝4)、 (M-1)*360°/N＝90°(M＝2、N＝4)、(M-1)*360°/N＝180°(M＝3、N＝4)、(M-1)*360°/N＝270°(M＝4、N＝4)。

基于上述技术方案可以是实现从相邻单与天线输出的信号相位相差90 度，由此使得本申请实施例中的天线单元具有较佳的圆极化功能。

再进一步的，所述阵列天线子阵还包括：

至少两个第一金属过孔1031，设置在所述第一介质基片101上，且将所述至少两个单元天线102包围在内。并且所述至少两个第一金属过孔1031围成圆形或正多边形。同时，所述阵列天线子阵还包括至少两个第二金属过孔 1032，设置在所述第一介质基片101上，且位于相邻两个单元天线102之间。

通过所述第一金属过孔1031可以实现将所述至少两个单元天线102与其他电气部件相隔离，通过所述第二金属过孔1032可以实现将相邻两个单元天线102之间进行隔离，由此实现天线单元具有较佳的整体隔离度和内部隔离度，保持天线单元具有良好的增益，从而在整体上提高采用该种天线单元组阵后形成的相控阵天线的性能和宽角扫描能力。

实施例二

请参考图2(a)和图2(b)，本申请实施例二提供了一种阵列天线模块，包括：

第二介质基片201；

至少两个天线子阵202，设置在所述第二介质基片201的表面上，所述至少两个天线子阵202围绕所述第二介质基片201表面的第二中心，相邻天线子阵202之间的旋转角度差为360°/Q，每个天线子阵202相同，且每个天线子阵202与所述第二中心之间的距离相同，Q为大于等于1的整数；

其中，所述天线子阵202为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵(如图2(a)所示)，和/或所述天线子阵202为如实施例一所述的天线子阵(如图2(b)所示)。

前述图1实施例中的阵列天线子阵中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的阵列天线模块，通过前述对阵列天线子阵的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中阵列天线模块的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

实施例三

请参考图3，本申请实施例三提供了一种阵列天线，包括：

如实施例二所述的第一阵列天线模块301；和/或，

如实施例二所述的第二阵列天线模块302，其中，所述第一阵列天线模块301与所述第二阵列天线模块302处于同一基板的同侧表面上，且所述第一阵列天线模块中301的第一天线子阵为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵，所述第二阵列天线模块302中的第二天线子阵为天线单元方向与所述第一天线子阵不同的天线子阵；至少两个金属挡板303，设置在所述第一阵列天线模块301与所述第二阵列天线模块302之间。

在实际工作过程中，所述第一阵列天线模块301可以用来无线信号接收工作，而所述第二阵列天线模块302可以用来进行无线信号发射工作。基于所述至少两个金属挡板303的结构设置，可以有效提高两种工作模式的天线模块之间的隔离度，从而进一步起到提高相控阵天线系统的整体增益，保证相控阵天线系统的整体电气性能的技术效果。

具体在本申请实施例中，所述金属挡板303的高度大于等于所述阵列天线对应收发的电磁波信号波长的1/4。在所述至少两个金属挡板303之间还设置有吸波材料，且所述吸波材料对应的工作频率与所述阵列天线对应收发的电磁波信号频率匹配。由此可以实现对实际收发天线信号的有效阻隔，具有进一步提升隔离度的技术效果。

前述图1实施例中的阵列天线子阵中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的阵列天线，通过前述对阵列天线子阵的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中阵列天线的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

由此可见，本申请实施例中的技术方案通过在介质基片的表面设置至少两个单元天线，并且所述至少两个单元天线围绕该介质基片表面的第一中心，且相邻单元天线之间的旋转角度差为360°/N。同时，每个单元天线相同且每个天线单元与所述第一中心之间的距离相同。采用上述方式进行布局的天线子阵在拼装成相控阵天线后，具有非常紧凑的空间布局性，能够实现较佳的圆极化功能。而且还可以在每个单元天线的四周以及相邻两个单元天线之间布置金属过孔，从而在提高单元天线之间的隔离度的基础上，提高整个相控阵天线的隔离度，因此具有提高相控阵天线整体电气性能以及提升相控阵天线的宽角扫描能力的技术效果。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的实用新型范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种阵列天线子阵，其特征在于，包括：

第一介质基片；

2.如权利要求1所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述阵列天线子阵还包括：

3.如权利要求2所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述TR组件，用以对第M个单元天线输出补偿相位为(M-1)*360°/N的补偿信号，所述第M个单元天线为以任一单元天线为第1个天线，按照顺时针方向或逆时针方向顺序的第M个单元天线，M为大于等于1且小于等于N的整数。

4.如权利要求1所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述阵列天线子阵还包括：

5.如权利要求4所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述至少两个第一金属过孔围成圆形或正多边形。

6.如权利要求1所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述阵列天线子阵还包括：

7.如权利要求1所述的阵列天线子阵，其特征在于，所述单元天线为辐射贴片。

8.一种阵列天线模块，其特征在于，包括：

第二介质基片；

其中，所述天线子阵为如权利要求1-7任一权利要求所述的天线子阵，和/或所述天线子阵为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵。

9.一种阵列天线，其特征在于，包括：

第一阵列天线模块；和/或，

第二阵列天线模块，其中，所述第一阵列天线模块与所述第二阵列天线模块处于同一基板的同侧表面上，且所述第一阵列天线模块中的第一天线子阵为天线单元同向均匀分布排列的天线子阵，所述第二阵列天线模块中的第二天线子阵为天线单元方向与所述第一天线子阵不同的天线子阵，所述第一阵列天线模块与所述第二阵列天线模块为如权利要求8所述的阵列天线模块；

10.如权利要求9所述的阵列天线，其特征在于，所述金属挡板的高度大于等于所述阵列天线对应收发的电磁波信号波长的1/4。

11.如权利要求9所述的阵列天线，其特征在于，在所述至少两个金属挡板之间设置有吸波材料，且所述吸波材料的工作频率与所述阵列天线对应收发的电磁波信号频率匹配。