CN217507663U - 一种可扩展的64单元微带阵列天线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微带天线技术领域，具体涉及一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其包括：基板，基板为水平设置的矩形绝缘板结构，并且基板底部贴附有金属接地层；金属辐射贴片，金属辐射贴片为多个设置，并成8*8矩阵状排列在基板顶部；各个金属辐射贴片均通过贯穿基板的短路梢钉与金属接地层电性连接；基板设有馈电接口，金属接地层与馈电接口的外导体电性连接，各个金属辐射贴片通过引线网络与馈电接口的内导体电性连接。本实用新型通过引入短路梢钉的方式降低了微带贴片天线单元的尺寸，从而位功分馈电网络的设计留下了更多的走线空间，进而降低了阵列天线整体的尺寸，同时保留了阵列的扩展功能，可通过阵列扩展实现更高增益。

Description

一种可扩展的64单元微带阵列天线结构

技术领域

本实用新型涉及微带天线技术领域，具体涉及一种可扩展的64单元微带阵列天线结构。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对天线设计的要求日益提高。天线作为通信系统中收发电磁波的关键设备，其性能好坏直接关系通信质量的优劣及信号传输的可靠与否。

天线增益不仅是天线最重要的参数之一，而且对无线通信系统的运行质量也非常重要。天线的增益，意味着某个方向上的信号覆盖范围的增大，或者信号覆盖范围一定的前提下，范围内的信号强度增强。因此，更高增益天线的设计是实现当今高性能通信系统的重要途径。

由于微带贴片天线具有重量轻、体积小、适合大规模生产等优点，现在已得到广泛应用。但单个微带贴片天线单元的增益有限，难以满足对高增益天线的使用需求，且当前微带贴片天线单元增益有限，而当前功分馈电网络体积较大，使得阵列天线整体的体积增大，降低了可用性。

实用新型内容

本实用新型提供一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，通过引入短路梢钉的方式降低了微带贴片天线单元的尺寸，从而位功分馈电网络的设计留下了更多的走线空间，进而降低了阵列天线整体的尺寸，同时保留了阵列的扩展功能，可通过阵列扩展实现更高增益。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其包括：基板，所述基板为水平设置的矩形绝缘板结构，并且所述基板底部贴附有金属接地层；金属辐射贴片，所述金属辐射贴片为多个设置，并成8*8矩阵状排列在所述基板顶部；所述基板设有馈电接口，所述金属接地层与所述馈电接口的外导体电性连接，各个所述金属辐射贴片通过引线网络与所述馈电接口的内导体电性连接。

优选的，各个所述金属辐射贴片均通过贯穿所述基板的短路梢钉与所述金属接地层电性连接。

优选的，每四个所述金属辐射贴片构成一个2*2的小阵列，每四个所述小阵列构成一个2*2的大阵列，四个所述大阵列构成一个2*2的微带阵列天线。

优选的，所述引线网络包括由所述基板任意一侧边缘通向所述微带阵列天线中央的第一引线，所述第一引线设有分别通向两个相邻所述大阵列之间的第二引线，两个所述第二引线分别设有通向两个相邻所述大阵列中央的第三引线，所述第三引线设有分别通向两个相邻所述小阵列之间的第四引线，所述第四引线分别设有通向两个相邻所述小阵列中央的第五引线，所述第五引线设有分别通向两个相邻所述金属辐射贴片之间的第六引线，所述第六引线分别设有通向两个相邻所述金属辐射贴片的第七引线；所述第一引线远离所述第二引线的一端通过贯穿所述基板的过孔与所述馈电接口的内导体电性连接，所述金属接层与所述过孔相互绝缘。

优选的，所述第一引线、所述第二引线、所述第三引线、所述第四引线、所述第五引线以及所述第六引线的两端分别为加粗设置。

优选的，所述基板内包括多个呈矩阵状排列的所述微带阵列天线，相邻的所述微带阵列天线之间设有分裂结构，所述分裂结构为沿直线排列的邮票孔。

优选的，还包括连接块，所述连接块为矩形结构，并且所述连接块顶部设有四个纵向贯穿的螺孔，四个所述螺孔呈2*2矩阵状分布；各个所述基板的四角分别设有贯穿的固定孔；还包括贯穿所述固定孔，并与所述连接块任意一所述螺孔配合螺栓。

本实用新型有益效果在于：本发明结合短路梢钉加载技术，实现微带天线尺寸的缩减，从而可在同一口径内排布更多天线单元，并为功分馈电网络的设计预留了更多的空间，从而便于整体设计与提高天线整体的增益。此外，所设计的天线具备扩展能力，可由同样的阵列天线通过并联扩展进一步提高天线增益。通过组阵的方式使得多个微带贴片同时工作以提高天线增益，满足使用需求。为了减少天线的馈线数量，采用了64路功分网络对阵列中各微带贴片天线单元进行馈电。此外，采用同轴背馈的方式对该64单元微带阵列天线进行馈电，保留了阵列扩展的能力，可以该阵列天线为一个模块进行多路并联，以进一步提高阵列天线的增益。为降低阵列整体的尺寸，基于短路梢钉的原理对微带贴片天线的尺寸进行了缩减，使得馈电网络与微带阵列天线结合后具有更小的尺寸与体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一结构示意图；

图2为本实用新型实施例一结构分解示意图；

图3为本实用新型实施例一仿真结果示意图；

图4为本实用新型实施例二结构示意图；

图5为本实用新型实施例二结构分解示意图；

图6为本实用新型实施例二仿真结果示意图；

图7为本实用新型实施例三结构示意图；

图8为本实用新型实施例三仿真结果示意图；

图9为本实用新型实施例四结构示意图；

图10为本实用新型实施例五的连接块组合结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一：根据图1、图2、图3所示，一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其包括：基板1，所述基板1为水平设置的矩形绝缘板结构，并且所述基板1底部贴附有金属接地层2；金属辐射贴片3，所述金属辐射贴片3为多个设置，并成8*8矩阵状排列在所述基板1顶部；所述基板1设有馈电接口4，所述金属接地层2与所述馈电接口4的外导体电性连接，各个所述金属辐射贴片3通过引线网络与所述馈电接口4的内导体电性连接。

该设置中，通过组阵的方式使得多个微带贴片同时工作以提高天线增益，满足使用需求。为了减少天线的馈线数量，采用了64路功分网络对阵列中各微带贴片天线单元进行馈电。此外，采用同轴背馈的方式对该64单元微带阵列天线进行馈电，保留了阵列扩展的能力，可以该阵列天线为一个模块进行多路并联，以进一步提高阵列天线的增益。因此在具体实现方案中，每四个所述金属辐射贴片3构成一个2*2的小阵列，每四个所述小阵列构成一个2*2的大阵列，四个所述大阵列构成一个2*2的微带阵列天线。

而所述引线网络包括由所述基板1任意一侧边缘通向所述微带阵列天线中央的第一引线6，所述第一引线6设有分别通向两个相邻所述大阵列之间的第二引线7，两个所述第二引线7分别设有通向两个相邻所述大阵列中央的第三引线8，所述第三引线8设有分别通向两个相邻所述小阵列之间的第四引线9，所述第四引线9分别设有通向两个相邻所述小阵列中央的第五引线10，所述第五引线10设有分别通向两个相邻所述金属辐射贴片3之间的第六引线11，所述第六引线11分别设有通向两个相邻所述金属辐射贴片3的第七引线12；所述第一引线6远离所述第二引线7的一端通过贯穿所述基板1的过孔与所述馈电接口4的内导体电性连接，所述金属接层与所述过孔相互绝缘。该引线网络结构中，所述第一引线6、所述第二引线7、所述第三引线8、所述第四引线9、所述第五引线10以及所述第六引线11的两端分别为加粗设置。

根据上述设置，微带天线单元的贴片大小为2.8mm×4mm，仿真结果如图3所示，峰值增益为22.57dBi，交叉极化水平极低，中心频点处的S11参数为-17.7dB，匹配良好。

实施例二：作为改进方案，如图4、图5所示，各个所述金属辐射贴片3均通过贯穿所述基板1的短路梢钉5与所述金属接地层2电性连接。

该设置中，短路梢钉5的引入降低了微带阵列天线结构的尺寸，从而位功分馈电网络的设计留下了更多的走线空间，进而降低了阵列天线整体的尺寸，同时保留了阵列的扩展功能，为阵列扩展提供更高的增益。在实际应用中，引入短路梢钉5的64单元微带阵列天线模型，实现了单元尺寸的缩减，此时微带天线单元的贴片大小为2.8mm×2.7mm，使得相邻单元边缘间距增大，并使得微带馈电网络具有更宽的空间进行设计。该天线的仿真结果如图6所示，峰值增益为22dBi,交叉极化水平极低，中心频点处的S11参数为-16.8dB，匹配良好。

实施例三：根据图7所示，基于该天线结构进行2×2组阵，其仿真结果如图8所示，峰值增益为28dBi，相较于单个阵列增益提高了6dB，与理论预期一致，可见通过相同阵列的扩展实现了整体增益的提高。此外，该阵列天线也可进行4×4、8×8等任意形式组阵扩展，进一步提高阵列整体的增益。

另外，如采用如图1所示的形式对传统矩形微带贴片天线进行改进以缩小天线贴片尺寸，进而减小布阵距离，实现超增益天线阵列的同时保持阵列的小型化。其原理为通过短路梢钉的加载，改变贴片表面电流分布，从而在贴片尺寸减小的前提下保持增益等性能基本不变。

实施例四：如图9所示，作为方案扩展，所述基板1内包括多个呈矩阵状排列的所述微带阵列天线，相邻的所述微带阵列天线之间设有分裂结构，所述分裂结构为沿直线排列的邮票孔13。通过上述设置，便于微带阵列天线加工制作，并根据设定需求来裁剪适当的阵列组合形式。

实施例五：如图10所示，还包括连接块14，所述连接块14为矩形结构，并且所述连接块14顶部设有四个纵向贯穿的螺孔，四个所述螺孔呈2*2矩阵状分布；各个所述基板1的四角分别设有贯穿的固定孔15；还包括贯穿所述固定孔15，并与所述连接块14任意一所述螺孔配合螺栓。通过该方式，通过连接块14对多个所述微带阵列天线进行组合连接，因此方便天线的扩展与调整。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于,包括：

基板，所述基板为水平设置的矩形绝缘板结构，并且所述基板底部贴附有金属接地层；

金属辐射贴片，所述金属辐射贴片为多个设置，并成8*8矩阵状排列在所述基板顶部；

所述基板设有馈电接口，所述金属接地层与所述馈电接口的外导体电性连接，各个所述金属辐射贴片通过引线网络与所述馈电接口的内导体电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：各个所述金属辐射贴片均通过贯穿所述基板的短路梢钉与所述金属接地层电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：每四个所述金属辐射贴片构成一个2*2的小阵列，每四个所述小阵列构成一个2*2的大阵列，四个所述大阵列构成一个2*2的微带阵列天线。

4.根据权利要求3所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：所述引线网络包括由所述基板任意一侧边缘通向所述微带阵列天线中央的第一引线，所述第一引线设有分别通向两个相邻所述大阵列之间的第二引线，两个所述第二引线分别设有通向两个相邻所述大阵列中央的第三引线，所述第三引线设有分别通向两个相邻所述小阵列之间的第四引线，所述第四引线分别设有通向两个相邻所述小阵列中央的第五引线，所述第五引线设有分别通向两个相邻所述金属辐射贴片之间的第六引线，所述第六引线分别设有通向两个相邻所述金属辐射贴片的第七引线；所述第一引线远离所述第二引线的一端通过贯穿所述基板的过孔与所述馈电接口的内导体电性连接，所述金属接地层与所述过孔相互绝缘。

5.根据权利要求4所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：所述第一引线、所述第二引线、所述第三引线、所述第四引线、所述第五引线以及所述第六引线的两端分别为加粗设置。

6.根据权利要求5所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：所述基板内包括多个呈矩阵状排列的所述微带阵列天线，相邻的所述微带阵列天线之间设有分裂结构，所述分裂结构为沿直线排列的邮票孔。

7.根据权利要求1所述的一种可扩展的64单元微带阵列天线结构，其特征在于：还包括连接块，所述连接块为矩形结构，并且所述连接块顶部设有四个纵向贯穿的螺孔，四个所述螺孔呈2*2矩阵状分布；各个所述基板的四角分别设有贯穿的固定孔；还包括贯穿所述固定孔，并与所述连接块任意一所述螺孔配合螺栓。

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