CN2731739Y - 叠层微带反射阵列天线的结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是有关于一种叠层微带反射阵列天线的结构，其包括圆形碟片、号角天线、及固定架，其中，圆形碟片是用以反射来自远端的通信信号，其表面组设有复数阵列方块而具有高增益、高频宽的信号特性，可满足高频无线通信的需求；而号角天线可接收反射自圆形碟片的通信信号，并可传送通信信号至圆形碟片，并由圆形碟片将通信信号反射至远端；固定架是用以将号角天线固定于圆形碟片的正上方。

Description

叠层微带反射阵列天线的结构
技术领域
本实用新型是关于一种反射阵列天线的结构，尤指一种适用于叠层微带反射阵列天线的结构。
背景技术
于高频通信领域中，为了提供较佳的通信频宽而使用反射阵列天线以进行信号的接收及传送。如图1所示，美国专利号6,195,047/B1，专利名称“Integrated microelectromechanical phase shifting reflectarray antenna”，其揭露一种反射阵列天线10，其包括圆型碟片12及号角天线(horn)16，圆型碟片12包括复数个阵列单元14以及厚板18，并将复数个阵列单元14置于厚扳18的上表面，而厚板18的下表面为接地层(未显示)，接地层可为全属层。可想而知地，圆型碟片12与号角天线16之间是存在一个支撑架，使号角天线16可固定于圆型碟片12的上方。由于阵列单元14是经由特殊的设计，方能将信号反射至号角天线16，所以号角天线16与圆型碟片12的相对位置是为固定，不可任意变更。当反射阵列天线10接收来自于远端的通信信号时，圆型碟片12上的复数个阵列单元14可将通信信号予以反射，并将通信信号集中至号角天线16，由号角天线16接收通信信号，以获得较佳的信号增益及较宽的通信频宽。当然，当反射阵列天线10欲传送信号时，是由号角天线16输出通信信号，并由圆型碟片12而将通信信号传送至远端。
为了获得较佳的信号增益或较宽的通信频宽，阵列单元14的图样(pattern)并非相同。如图2所示，阵列单元141、阵列单元142、及阵列单元144各具有一条长度不同的延迟线(delay line)，阵列单元143则不具有延迟线，延迟线的功能是用以调整通信信号的相位，以决定阵列单元所要反射的主要光束的方向(main beam direction)，以使阵列单元所反射的通信信号能集中至号角天线16。使用者亦可由旋转阵列单元14的角度，使阵列单元14的角度并非相同。或者如图3所示，阵列单元145不只具有延迟线(包括：直线型延迟线1451以及弯曲型延迟线1452)，更旋转阵列单元145的角度，以获得信号增益或通信频宽进一步的改进。
然而，已知反射阵列天线10是具有下列缺点。首先，其信号增益有限、通信频宽较窄、另需适当安排弯曲的延迟线以减少交叉极化的等级。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是在提供一种叠层微带反射阵列天线的结构，以便能提供较宽的频宽。
本实用新型的另一目的是在提供一种叠层微带反射阵列天线的结构，以便能减少交叉极化的等级。
本实用新型的又一目的是在提供一种叠层微带反射阵列天线的结构，以便能减少延迟线的数目。
本实用新型的又一目的是在提供一种叠层微带反射阵列天线的结构，以便能增加延迟线的效率。
为达成上述目的，本实用新型揭露一种叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，包括：
一圆形碟片，是用以反射来自远端的通信信号；
一天线，是用以接收反射自该圆形碟片的通信信号，并可传送通信信号至该圆形碟片，并由该圆形碟片将通信信号反射至远端；以及
一固定架，是用以将该天线固定于该圆形碟片的一第一平面的上方；其中
该第一平面是包括复数阵列方块，每一阵列方块是包括复数第一阵列单元以及一第二阵列单元，该等第一阵列单元是置于该第一平面的正面，该第二阵列单元是置于该第一平面的反面，该第二阵列单元的位置是对应至该等第一阵列单元的中间。
其中，该圆形碟片的第二平面的表面是为一金属层。
其中，该天线是为号角天线。
其中，该等第一阵列单元是为四边形金属片。
其中，该等第一阵列单元的边长是为通信信号的波长的二分之一。
其中，该第二阵列单元是为四边形金属片。
其中，该等第二阵列单元的边长是为通信信号的波长的二分之一。
其中，该第二阵列单元是为包括一延迟线的方形金属片。
其中，该延迟线的长度是由零至通信信号波长的二分之一。
附图说明
为能让审查员能更了解本实用新型的技术内容，特举一较佳具体实施例并结合附图说明如下，其中：
图1是反射阵列天线的示意图。
图2是已知阵列单元的示意图。
图3是另一已知阵列单元的示意图。
图4是本实用新型阵列方块的正面示意图。
图5是本实用新型阵列方块的反面示意图。
图6是模拟本实用新型叠层微带反射阵列天线的增益值的波形图。
图7是量测本实用新型叠层微带反射阵列天线的增益值的波形图。
图8是量测本实用新型叠层微带反射阵列天线的信号特性的波形图。
图9是量测本实用新型叠层微带反射阵列天线的信号特性的波形图。
具体实施方式
如图4所示，本实用新型叠层微带反射阵列天线的结构与反射阵列天线10的结构相似，其不同之处乃在于本实用新型圆型碟片的第一平面(面向号角天线16的平面)是包括复数个阵列方块20而非复数个阵列单元14，且每一阵列方块20的第一阵列单元22是置于第一平面的上表面(面向号角天线16的表面)，每一阵列方块20的第二阵列单元24是置于第一平面的下表面，且第二阵列单元24的位置是对应至四个第一阵列单元22的中间，并由信号耦合的作用，将其所接收的通信信号耦合至四个第一阵列单元22。由于结构特性的不同，阵列方块20较阵列单元14能提供较宽的频宽。每一阵列方块20的四个第一阵列单元22是为形状相同的四边形全属片，且其边长与通信信号的波长相关，例如，其边长为通信信号的波长的四分的一或二分之一，如果通信信号的工作频率为8亿赫兹(8GHz)至10亿赫兹，则边长可为4毫米(mm)至5.2毫米，第一阵列单元22彼此之间的距离可为3毫米。第二阵列单元24亦为四边形金属片，且其边长亦与通信信号的波长相关，例如，其边长为通信信号的波长的四分的一或二分之一，如果通信信号的工作频率为8亿赫兹至10亿赫兹，则边长可为5.2毫米至5.7毫米。第一阵列单元22及第二阵列单元24的边长可依实际的需求而作调整，不以上述值为限。
第二阵列单元24亦可组设延迟线以调整通信信号的准位，以取得较佳的信号增益或通信频宽。如图5所示，第二阵列单元242、244、246、及248是分另别组设延迟线241、243、245、及247。延迟线241、243、245、及247是为方形全属片。由于第二阵列单元242、244、246、及248彼此之间的距离远较第一阵列单元22或阵列单元14彼此之间的距离为大，所以，其延迟线241、243、245、及247的长度不仅较不受限制，亦不需使用弯曲型延迟线，可大幅降低延迟线的设计复杂度及交叉极化的等级。且由于第一阵列单元22不需使用延迟线，仅第二阵列单元242、244、246、及248需使用延迟线241、243、245、及247，所以，其延迟线的总数仅约为反射阵列天线10所使用延迟线的总数的四分的一。
由于阵列方块20为本实用新型叠层微带反射阵列天线的基本构造，对单一阵列方块20进行分析有助于本实用新型叠层微带反射阵列天线的特性预作评估。如图6所示，以上述边长值对一个阵列方块20进行电脑模拟计算的结果，本实用新型叠层微带反射阵列天线的最大增益是落于约8至9亿赫兹的工作频率，本实用新型叠层微带反射阵列天线实际量测的值如图7所示，亦符合使用者的预期。如图8所示，当本实用新型叠层微带反射阵列天线的工作频率落于8亿赫兹时，通信信号的相位可集中于0偏向角，且其共同极化(co-polarization)与交叉极化(cross-polarization)的差异值达20db以上，符合使用者的需求。如图9所示，当本实用新型叠层微带反射阵列天线的工作频率落于9亿赫兹时，通信信号的相位亦集中于0偏向角，且其共同极化与交叉极化的差异值亦达20db以上，符合使用者的需求。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，包括：
一圆形碟片，是用以反射来自远端的通信信号；
一天线，是用以接收反射自该圆形碟片的通信信号，并可传送通信信号至该圆形碟片，并由该圆形碟片将通信信号反射至远端；以及
一固定架，是用以将该天线固定于该圆形碟片的一第一平面的上方；其中
该第一平面是包括复数阵列方块，每一阵列方块是包括复数第一阵列单元以及一第二阵列单元，该等第一阵列单元是置于该第一平面的正面，该第二阵列单元是置于该第一平面的反面，该第二阵列单元的位置是对应至该等第一阵列单元的中间。
2.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该圆形碟片的第二平面的表面是为一金属层。
3.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该天线是为号角天线。
4.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该等第一阵列单元是为四边形金属片。
5.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该等第一阵列单元的边长是为通信信号的波长的二分之一。
6.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该第二阵列单元是为四边形金属片。
7.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该等第二阵列单元的边长是为通信信号的波长的二分之一。
8.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该第二阵列单元是为包括一延迟线的方形金属片。
9.如权利要求1所述的叠层微带反射阵列天线的结构，其特征在于，其中，该延迟线的长度是由零至通信信号波长的二分之一。
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