專利名稱：寬帶平面陣列定向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信基站天線領(lǐng)域，尤其涉一種寬帶平面陣列定向天線。
技術(shù)背景
隨著移動通信的迅猛發(fā)展，電磁環(huán)境日益復(fù)雜，給適合遠距離傳輸?shù)亩?br> 向天線的設(shè)計提出了很高的要求。電氣性能上要求增益高，傳輸距離遠；要 求良好的方向性，不對周圍信號造成干擾。結(jié)構(gòu)上考慮到安裝架設(shè)的實際需 要，以及對周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)形，要求體積小，重量輕，外形美觀。而且成本 低才能滿足市場竟爭需求。
平面陣列定向天線是高增益定向天線的主要形式之一，目前市場上通常 采用的是雙層微帶貼片天線陣列的形式，這種天線結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，要求 的天線材料多，成本高。有的采用普通矩形偶極子天線陣，這種天線帶寬通 常比較窄。其他高增益定向天線，如拋物面天線，短背射天線等，具有優(yōu)良 的電氣性能指標，但天線體積大，重量大，架設(shè)要求空間大，而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述不足，提供一種具有低成本、高帶寬、小 體積的寬帶平面陣列定向天線。
為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明一種寬帶平面陣列定向天線，包括功分網(wǎng)絡(luò)、反射板、襯底材料 和N個呈陣列式的半波振子，其中，N>=2,而且
所述功分網(wǎng)絡(luò)由饋線對各半波振子進行并聯(lián)饋電形成； 所述半波振子具有兩個振子臂，所述振子臂呈框狀結(jié)構(gòu)； 所述功分網(wǎng)絡(luò)和半波振子印刷在襯底材料的至少 一 面上； 所述反射板與襯底材料之間通過介質(zhì)支撐并相固定。較佳的，所述半波振子的振子臂呈矩形框狀結(jié)構(gòu)。
所述各半波振子的第 一側(cè)的振子臂印刷在襯底材料的第 一 面，而第二側(cè) 的振子臂則印刷在襯底材料的第二面。
所述功分網(wǎng)絡(luò)所釆用的饋線為平行雙線，分別印刷于所述襯底材料的所 述兩個面上以與各半波振子的各個振子臂電性連接。
所述襯底材料為PCB (介質(zhì))板。
所述各半波振子所組成的陣列，其行寬與列寬均為0.5-1倍工作波長。 所述襯底材料兩面上分別印刷有彼此相連接用于短路的饋線，分別與該 兩面上的功分網(wǎng)絡(luò)的饋線電性連接。
所述用于短路的饋線為1/4工作波長。
作為可替換的實例，所述半波振子的振子臂也可呈規(guī)則多邊形框狀結(jié)構(gòu) 或者呈圓形或橢圓形框狀結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點通過將振子臂的獨特設(shè)計應(yīng)用 于傳統(tǒng)的印刷天線中，保證了天線加工的一致性，便于調(diào)試安裝，適合批量 生產(chǎn)，且厚度薄，質(zhì)量輕，成本低。


圖1為本發(fā)明寬帶平面陣列定向天線的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1的一個側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明采用的半波振子的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的天線工作在2450MHz的水平面方向圖5為本發(fā)明的天線工作在2450MHz的垂直面方向圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明
請結(jié)合圖1，本發(fā)明的寬帶平面陣列定向天線包括金屬材料制作的反射 板1、采用PCB(介質(zhì))板作為襯底材料2、作為輻射單元的16副半波振子3, 以及對各個半波振子3進行并聯(lián)饋電的功分網(wǎng)絡(luò)4。
圖l所示的襯底材料2具有兩個面，即面向讀者的上表面和其相反的下 表面，圖1所示的實線部分代表上表面上印刷的部件，而虛線部分則代表在下表面上印刷的部件，由于功分網(wǎng)絡(luò)4采用了平行雙線，故其處于下表面的 饋線無法在圖上用虛線表示。
結(jié)合圖1和圖3可知，本實施例所采用的半波振子3具有兩個振子臂31, 32,兩個振子臂31, 32通過功分網(wǎng)絡(luò)4的饋線進行饋電，與圖l同理，圖3 中實線所示為村底材料2上表面的部件，而虛線則為下表面的部件，因而， 在本發(fā)明中，所述半波振子3的兩個振子臂31， 32分別置于襯底材料2的兩 個面上，且圖1中，同一側(cè)(如圖3中左側(cè))的振子臂31均印刷于襯底材料 2的同一個面(下表面)，另一側(cè)(如圖3中的右側(cè))的振子臂32則均印刷 于襯底材料2的另一個面(上表面)。所述的功分網(wǎng)絡(luò)4釆用平行雙線與每一 個半波振子3相連接，其表現(xiàn)在圖3的襯底材料2上是在襯底材料2的兩個 面上相重疊的饋線40， 40，，但下表面的饋線40，被上表面的饋線40覆蓋 而未顯示。
圖3中半波振子3的振子臂31， 32呈矩形框狀結(jié)構(gòu)，其由一呈矩形的金 屬片去除一個中部區(qū)域形成框狀，且其靠近功分網(wǎng)絡(luò)饋線處做適當(dāng)?shù)淖冃味?形成，以適合具體的電氣要求。盡管本發(fā)明未給出具體的參數(shù)，但是，本領(lǐng) 域內(nèi)普通技術(shù)人員在通讀本發(fā)明之后，應(yīng)可知曉，將振子臂31， 32的形狀替 換為多邊形框狀結(jié)構(gòu)或者圓形框狀結(jié)構(gòu)或者橢圓形框狀結(jié)構(gòu)，在進行適當(dāng)?shù)?優(yōu)化的前提下，也可達到本實施例相同或相類似的效果。
請再參閱圖l，基于上述原則，圖1中的陣列天線基于16個半波振子3 組成，16個半波振子3的第一側(cè)(圖中左上側(cè))的振子臂31印刷于襯底材 料2的下表面上，另一側(cè)(圖中右下側(cè))的振子臂32則印刷于村底材料2 的上表面上面向讀者。16個半波振子3組成4 x 4的陣列，其具有行寬和列 寬，對行寬、列寬的約束為0. 5-l倍工作波長。
由圖l可以看出，在同一面上，相鄰的4個半波振子3采用兩段饋線401， 402兩兩相連后，再通過另一饋線403連接該兩段饋線401， 402，即可形成 工字形的功分網(wǎng)絡(luò)4饋電結(jié)構(gòu)，4個由這樣的基本工字形饋電結(jié)構(gòu)組成基本 單元，繼而通過兩級工字形結(jié)構(gòu)使其組成本實施例中的陣列天線，構(gòu)思精妙， 布圖得當(dāng)。而實際上，不管是圖1中的同一行(列)的半波振子3組合，還 是由工字形饋電結(jié)構(gòu)組成的所述基本單元，以及諸如此類靈活組合的若干個 半波振子3組成的陣列，均可組成一個獨立的天線。只是對于單行(列)的 天線而言，功分網(wǎng)絡(luò)4的布圖方式將有所變化，除此之外，均可為本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員靈活組合。
圖1中，還示出了位于中部位置的用于短路的饋線5, 5，，其同理采用 平行雙線，即包括印刷在襯底材料2下表面的第二段5'和印刷在襯底材料2 上表面的第一段5，均分別與功分網(wǎng)絡(luò)4的平行雙線40， 40，電性連接，兩段 短路用的饋線5, 5'相互短接，起到直流接地告警的作用，因而，在不需要 直流接地告警的場合，也可去除該兩段短路用饋線5, 5，。該兩段短路用饋 線5, 5'適宜采用1/4工作波長的長度。
請參閱圖2,圖2示出了金屬反射板1與襯底材料2之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系， 彼此處于相平行的兩個面上，通過介質(zhì)件6支撐并相固定，中間部分便形成 空氣層7，如此，本發(fā)明寬帶平面陣列定向天線的整體結(jié)構(gòu)便已完整呈現(xiàn)。 以圖中標號為8處為天線信號輸入接口，便可發(fā)揮天線的整體功能。
由該實施例構(gòu)成的平面陣列天線樣品，在室內(nèi)室外不同環(huán)境下測試，全 頻段具有良好的方向圖。2400 2500MHz頻段，電壓駐波比小于1.5,實測 增益大于18dBi。參閱圖4和圖5，水平面3dB波束寬度為17度，垂直面波 束寬度為19度。環(huán)境試驗合格，能夠很好地滿足移動通信系統(tǒng)的要求。
容易看出，按照本發(fā)明制造的該天線將具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊和高性能的優(yōu) 點，且易于制造，方便安裝使用。而且與當(dāng)前同類產(chǎn)品的主要形式相比，本 發(fā)明帶寬寬，成本極低，具有非?？捎^的經(jīng)濟價值。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但并不僅僅受上述實施例的限制， 其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種寬帶平面陣列定向天線，包括功分網(wǎng)絡(luò)、反射板、襯底材料和N個呈陣列式的半波振子，其中，N>＝2，其特征在于所述功分網(wǎng)絡(luò)由饋線對各半波振子進行并聯(lián)饋電形成；所述半波振子具有兩個振子臂，所述振子臂呈框狀結(jié)構(gòu)；所述功分網(wǎng)絡(luò)和半波振子印刷在襯底材料的至少一面上；所述反射板與襯底材料之間通過介質(zhì)支撐并相固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 半波振子的振子臂呈矩形框狀結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 各半波振子的第 一側(cè)的振子臂印刷在襯底材料的第 一面，而第二側(cè)的振子臂 則印刷在襯底材料的第二面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 功分網(wǎng)絡(luò)所采用的饋線為平行雙線，分別印刷于所述襯底材料的所述兩個面 上以與各半波振子的各個振子臂電性連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 村底材料為PCB (介質(zhì))板
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的寬帶平面陣列定向天線，其 特征在于所述各半波振子所組成的陣列，其行寬與列寬均為0.5-1倍工作 波長。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的寬帶平面陣列定向天線，其 特征在于所述襯底材料兩面上分別印刷有彼此相連接用于短路的饋線，分別與該兩面上的功分網(wǎng)絡(luò)的饋線電性連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 用于短路的饋線為1/4工作波長。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 半波振子的振子臂呈規(guī)則多邊形框狀結(jié)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶平面陣列定向天線，其特征在于所述 半波振子的振子臂呈圓形或橢圓形框狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種寬帶平面陣列定向天線，包括功分網(wǎng)絡(luò)、反射板、襯底材料和N個呈陣列式的半波振子，其中，N≥2，所述功分網(wǎng)絡(luò)由饋線對各半波振子進行并聯(lián)饋電形成；所述半波振子具有兩個振子臂，所述振子臂呈框狀結(jié)構(gòu)；所述功分網(wǎng)絡(luò)和半波振子印刷在襯底材料的至少一面上；所述反射板與襯底材料之間通過介質(zhì)支撐并相固定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點通過將振子臂的獨特設(shè)計應(yīng)用于傳統(tǒng)的印刷天線中，保證了天線加工的一致性，便于調(diào)試安裝，適合批量生產(chǎn)，且厚度薄，質(zhì)量輕，成本低。
文檔編號H01Q19/10GK101533964SQ20091003657
公開日2009年9月16日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者劉良濤 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司