專(zhuān)利名稱(chēng)：寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的新型寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，屬于無(wú)線(xiàn)電設(shè)備中天線(xiàn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)電設(shè)備中的關(guān)鍵部件，它承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換功能和定向輻射(或接收) 的功能，直接決定電磁能量在空間傳輸?shù)男?，影響整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)工作效果。隨著無(wú)線(xiàn)通信事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)天線(xiàn)性能提出了許多特殊的和苛刻的要求，蜂窩電話(huà)、全球定位系統(tǒng)(GPQ、合成孔徑雷達(dá)(SAI )、衛(wèi)星通信、個(gè)人通信(GSM 900/DCS1800)，特別是現(xiàn)階段的第三代移動(dòng)通信，以及無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)域，要求天線(xiàn)要同時(shí)具備寬帶化、結(jié)構(gòu)小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低廉和適合大批量生產(chǎn)等性能。傳統(tǒng)的天線(xiàn)類(lèi)型很難同時(shí)滿(mǎn)足上述所有性能要求。一種應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的新型寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，在小型化、天線(xiàn)帶寬、高增益、饋電方式等方面取得了一些成果，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的對(duì)天線(xiàn)的要求。以前的柵格陣列天線(xiàn)中還有一些不足之處。首先，天線(xiàn)的輸入阻抗很多時(shí)候高于 50Ω，所以如果天線(xiàn)通過(guò)一個(gè)常用的50Ω同軸線(xiàn)饋電的時(shí)候就必須要阻抗變換器。第二， 柵格陣列天線(xiàn)的頻率帶寬很窄，多數(shù)天線(xiàn)的VSWR < 2時(shí)的帶寬僅有2. 6%，3dB增益帶寬少于 %。第三，傳統(tǒng)的柵格陣列天線(xiàn)尺寸比較大，很難滿(mǎn)足我們當(dāng)前無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)對(duì)天線(xiàn)小型化的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，直接用 50 Ω同軸線(xiàn)饋電。用于減小現(xiàn)在天線(xiàn)的物理尺寸，增加天線(xiàn)帶寬，簡(jiǎn)化饋電方式，提高天線(xiàn)的增益。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，直接用50 Ω同軸線(xiàn)饋電；該天線(xiàn)包括薄介質(zhì)基片、附著在所述薄介質(zhì)基片下表面的作為接地板的金屬薄層以及附著在所述薄介質(zhì)基片上表面的金屬貼片；所述金屬貼片包括若干個(gè)橫截面為橢圓形的輻射單元以及連接所述輻射單元的傳輸線(xiàn)。優(yōu)選地，所述橫截面為橢圓形的輻射單元為7個(gè)，按照前面2個(gè)、中間3個(gè)、后面2 個(gè)的方式排列。優(yōu)選地，所述輻射單元的長(zhǎng)邊La長(zhǎng)度為65. 6mm ；短邊Lb長(zhǎng)度為45. 5mm。優(yōu)選地，所述傳輸線(xiàn)呈正弦型，其振幅Am為8. 4mm。優(yōu)選地，連接相鄰的兩個(gè)輻射單元的傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度Lt為55mm。優(yōu)選地，所述薄介質(zhì)基片的厚度Ii2為6. 42mm。優(yōu)選地，所述傳輸線(xiàn)的橫截面呈圓形，其直徑Wt為3. 6mm。本實(shí)用新型寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)提出了一種新的微帶柵格陣列天線(xiàn)，它直接用50Ω同軸線(xiàn)饋電而不需要阻抗變換器，為了增加頻率帶寬并且實(shí)現(xiàn)小型化，天線(xiàn)采用了橢圓形輻射單元和正弦型傳輸線(xiàn)來(lái)構(gòu)成柵格單元，并且在并行機(jī)上用遺傳算法結(jié)合時(shí)域有限差分方法對(duì)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)802. lla/b/g/n等無(wú)線(xiàn)方式的發(fā)射和接收，本實(shí)用新型可以解決現(xiàn)在天線(xiàn)中饋電方式復(fù)雜，物理尺寸過(guò)大以及帶寬較窄的問(wèn)題。

圖1為本實(shí)用新型微帶柵格陣列天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型天線(xiàn)回波損耗的測(cè)量值和仿真值。圖3為本實(shí)用新型天線(xiàn)的增益圖。圖4為本實(shí)用新型天線(xiàn)H平面的方向圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，直接用50 Ω同軸線(xiàn)饋電；該天線(xiàn)包括薄介質(zhì)基片、附著在所述薄介質(zhì)基片下表面的作為接地板的金屬薄層以及附著在所述薄介質(zhì)基片上表面的金屬貼片；所述金屬貼片包括若干個(gè)橫截面為橢圓形的輻射單元以及連接所述輻射單元的傳輸線(xiàn)。本實(shí)用新型新型寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)是通過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新一些基本和傳統(tǒng)的天線(xiàn)得到，其基本思想就是通過(guò)一些新的結(jié)構(gòu)，來(lái)減小現(xiàn)在天線(xiàn)的物理尺寸，增加天線(xiàn)帶寬，簡(jiǎn)化饋電方式，提高天線(xiàn)的增益，該天線(xiàn)直接用50Ω同軸線(xiàn)饋電，采用橢圓形輻射單元增加阻抗和增益帶寬，并且用正弦型傳輸線(xiàn)來(lái)減小尺寸。該天線(xiàn)具有7個(gè)輻射單元，加工出天線(xiàn)原型并進(jìn)行測(cè)試，仿真和測(cè)試結(jié)果吻合，S11 < -IOdB時(shí)帶寬達(dá)到了 25%，3dB增益帶寬達(dá)到16.3%，相比傳統(tǒng)柵格陣列天線(xiàn)帶寬得到了很大的提高，同時(shí)天線(xiàn)尺寸減小了 47% 增益達(dá)到13. 7dBi。天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為柵格陣列天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)過(guò)遺傳算法優(yōu)化的結(jié)果如下(單位:mm) :h2 = 6. 42，La = 65. 6，Lb = 45. 5，Am = 8. 4，Lt = 55 和 Wt = 3. 6。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)參數(shù)，加工制作了天線(xiàn)模型并進(jìn)行了性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果(圖3，圖 4，圖5所示)表明該新型寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)的Sll < -IOdB頻率范圍分別從 2. 32GHz到2. 98GHz，相對(duì)帶寬達(dá)到了 25%，同時(shí)天線(xiàn)的物理尺寸也縮小了 47%，表明該天線(xiàn)具有較寬的阻抗帶寬和很好的小型化特征。上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，直接用50 Ω同軸線(xiàn)饋電；其特征在于該天線(xiàn)包括薄介質(zhì)基片、附著在所述薄介質(zhì)基片下表面的作為接地板的金屬薄層以及附著在所述薄介質(zhì)基片上表面的金屬貼片；所述金屬貼片包括若干個(gè)橫截面為橢圓形的輻射單元以及連接所述輻射單元的傳輸線(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于所述橫截面為橢圓形的輻射單元為7個(gè)，按照前面2個(gè)、中間3個(gè)、后面2個(gè)的方式排列。
3.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于所述輻射單元的長(zhǎng)邊La長(zhǎng)度為65. 6mm ；短邊Lb長(zhǎng)度為45. 5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于所述傳輸線(xiàn)呈正弦型，其振幅Am* 8. 4mm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于連接相鄰的兩個(gè)輻射單元的傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度Lt為55mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于所述薄介質(zhì)基片的厚度Ii2為6. 42mm。
7.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，其特征在于所述傳輸線(xiàn)的橫截面呈圓形，其直徑Wt為3. 6mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種寬帶小型化微帶柵格陣列天線(xiàn)，該天線(xiàn)包括薄介質(zhì)基片、附著在所述薄介質(zhì)基片下表面的作為接地板的金屬薄層以及附著在所述薄介質(zhì)基片上表面的金屬貼片；所述金屬貼片包括若干個(gè)橫截面為橢圓形的輻射單元以及連接所述輻射單元的傳輸線(xiàn)。該天線(xiàn)印刷在一個(gè)PCB板上，直接用50Ω同軸線(xiàn)饋電，采用橢圓形輻射單元增加阻抗和增益帶寬，并且用正弦型傳輸線(xiàn)來(lái)減小尺寸。該天線(xiàn)具有7個(gè)輻射單元，在并行機(jī)上用遺傳算法對(duì)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，加工出天線(xiàn)原型并進(jìn)行測(cè)試，仿真和測(cè)試結(jié)果吻合，<-10dB時(shí)帶寬達(dá)到了25%,3dB增益帶寬達(dá)到16.3%，相比傳統(tǒng)柵格陣列天線(xiàn)帶寬得到了很大的提高，同時(shí)天線(xiàn)尺寸減小了47%增益達(dá)到13.7dBi。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK202217783SQ20112024382
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者王國(guó)勝, 王浩文, 葛曉光, 許暉, 魏坤 申請(qǐng)人:上海無(wú)線(xiàn)通信研究中心