一種陣列天線的製作方法

2023-07-24 19:33:36

本實用新型涉及通信設備領域，尤其是涉及一種陣列天線。

背景技術：

對於政府專用物聯網，其基站天線優先選用高增益全向天線，對於這種天線，可在一根較長的導線上構造若干半波振子來實現，然而這種結構的天線帶寬通常較窄。

現有技術中常規方案為採用半波振子共軸組陣，可增大帶寬，且增益也交高，但其饋電網絡較為複雜，耗損較大，加工麻煩不利於批量生產。

技術實現要素：

本實用新型提供一種陣列天線，以解決現有技術中高增益的陣列天線加工複雜的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種陣列天線，其包括在豎直方向由下至上依次排列的至少一第一印製板和至少一第二印製板，所述第一印製板和所述第二印製板上均設置有兩個全向振子，所述兩個全向振子之間通過微帶饋線電連接；所述第二印製板上印製有第一功分器，所述第一功分器的兩輸出端分別電連接於所述第一印製板和所述第二印製板中兩所述微帶饋線的中心位置。

其中，在所述微帶饋線的中心位置處印製有第二功分器，所述第二功分器的兩輸出端分別通過微帶饋線連接所述兩個全向振子，所述第二功分器的輸入端連接所述第一功分器的輸出端。

其中，所述全向振子包括設置於印製板正面的第一半波振子，以及設置於印製板反面的第二半波振子，所述第一半波振子和所述第二半波振子均彎曲設置，所述第一半波振子和所述第二半波振子的彎曲部相對設置。

其中，所述第一半波振子和所述第二半波振子的彎曲部均設置有凹槽，且兩所述凹槽相對設置。

其中，所述兩個全向振子中的兩個第一半波振子通過所述微帶饋線電連接，所述兩個全向振子中的兩個第二半波振子接地設置。

其中，所述第一半波振子和所述第二半波振子均設置有寄生貼片。

其中，兩個全向振子之間距離為0.5λ～0.7λ，其中λ為全向振子的波長。

其中，所述陣列天線包括兩個所述第一印製板和兩個所述第二印製板，在豎直方向上，所述第一印製板和所述第二印製板間隔排列。

其中，位於最上端的第二印製板上設置有防雷接地線。

其中，所述陣列天線包括天線罩，所述第一印製板和所述第二印製板均設置在所述天線罩內。

本實用新型陣列天線包括在豎直方向由下至上依次排列的至少一第一印製板和至少一第二印製板，第一印製板和第二印製板上均設置有兩個全向振子，兩個全向振子之間通過微帶饋線電連接；第二印製板上印製有第一功分器，第一功分器的兩輸出端分別電連接於第一印製板和第二印製板中兩微帶饋線的中心位置。本實用新型高增益的陣列天線結構簡單，易於加工，且功率容量較大。

附圖說明

圖1是本實用新型陣列天線一實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1所示陣列天線中全向振子的結構示意圖；

圖3是圖1所示陣列天線在工作頻率下的增益曲線圖；

圖4是圖1所示陣列天線歸一化的E面波束寬度曲線圖；

圖5是圖1所示陣列天線H面的不圓度示意圖；

圖6是圖1所示陣列天線在350MHz的工作頻率下增益方向圖；

圖7是圖1所示陣列天線在360MHz的工作頻率下增益方向圖；

圖8是圖1所示陣列天線在370MHz的工作頻率下增益方向圖；

圖9是圖1所示陣列天線在380MHz的工作頻率下增益方向圖；

圖10是圖1所示陣列天線在390MHz的工作頻率下增益方向圖。

具體實施方式

本實用新型陣列天線主要用於交通、警務政務等政府專用網絡基站，優先選用UHF頻段，例如以下描述本實用新型陣列天線的一實施方式的工作頻段為300MHz～600MHz，波長約為0.5m～1.0m。本實用新型的陣列天線具有高增益、全向性、高功率等特點。

具體請參閱圖1，圖1是本實用新型陣列天線一實施方式的結構示意圖，本實施方式陣列天線100包括在豎直方向上由下至上依次排列的至少一第一個印製板11和至少一第二印製板12。

本實施方式中有兩個第一印製板11和兩個第二印製板12，在豎直方向上間隔排列。圖1中僅畫出了一個第一印製板11，另一個位於兩第二印製板12之間，為使圖示更為簡潔，在圖1中未作示出。

在第一印製板11和第二印製板12上均設置有兩個全向振子13，兩者之間通過微帶饋線15實現電連接，且兩個全向振子13分別位於印製板上下兩側，兩全向振子13之間的距離為0.5λ～0.7λ，其中λ為所述全向振子13的波長，本實施方式中兩全向振子13之間的距離具體為0.6413λ。

由於本實施方式中的陣列天線100垂直極化，因此全向振子13均豎直排列，導致陣列天線100長度較大，因此本實用新型在保證功能的情況下專門設置全向振子13之間的距離，能夠有效的縮短陣列天線的長度。

另外，在第二印製板12上還印製有第一功分器14，第一功分器14的兩輸出端142分別電連接於第一印製板11和第二印製板12中兩微帶饋線的中心位置，例如電連接於第一印刷版11中微帶饋線15的中心位置151，本實施方式中通過電纜16實現連接。

通過電纜、功分器、饋線等構成陣列天線100的饋電網絡，第一功分器14的輸出端連接到微帶饋線的中心位置，饋電輸出到兩個全向振子13的距離相等，保證相位一致性，以及整個陣列天線100中布線的均勻性。

進一步的，在微帶饋線的中心位置處的印製板上還可印製第二功分器(圖未示)，第二功分器的兩輸出端分別通過微帶饋線連接至印製板上的兩個全向振子，第二功分器的輸入端連接至第一功分器14的輸出端142。多級功分器的設計，可以使得饋電功率由輸出口逐級往下分配，在印製板上最後一級的第二功分器上分配的功率較小，不會出現大功率擊穿或燒毀印製板的問題。

在本實施方式中，饋電在進入第一功分器14之前還可進一步設置一功分器，該功分器的輸出口則連接至第一功分器14的輸入口141，該功分器可採用功分槽的設計方式，第一功分器14和第二功分器均採用印製的方式，且兩者之間通過電纜連接，不會影響到全向振子的功能，保證全向振子相位一致性。

上述陣列天線100的饋電網絡為並饋方式，具有較好的相位一致性。其結構優化，陣列天線100重量較小。為使陣列天線100的功能更為優化。本實施方式中對全向振子13作出進一步設計。具體請參閱圖2，圖2是圖1所示陣列天線中全向振子的結構示意圖。

本實施方式中全向振子13包括第一半波振子131和第二半波振子132，全向振子13設置在印製板上時，第一半波振子131位於印製板正面，第二半波振子132位於印製板反面。因此在圖2中第二半波振子132用虛線表示，以示區別。

具體來說，第一半波振子131和第二半波振子132共軸組成陣列，一個印製板上的兩個全向振子13也同軸設置，其中兩第一半波振子131之間由同軸的微帶饋線15電連接，有利於相位一致性，另外兩第二半波振子132接地設置。

由於陣列天線100用於UHF頻段，因此其所使用的半波振子長度較大，為縮短陣列天線100的長度，本實施方式中將第一半波振子131和第二半波振子132均彎曲為U型，其彎曲部相對設置，且兩彎曲部上均設置有凹槽133，凹槽133是長度M、寬度L的矩形，本實施方式中M＝16mm，L＝3mm，該凹槽133的設計可改變半波振子的輸入阻抗，有效的拓寬陣列天線100的阻抗帶寬。

為進一步拓寬天線的阻抗帶寬，還可在第一半波振子131和第二半波振子132上設置寄生貼片134，本實施方式中寄生貼片134長度為0.2146λ，寬度為4mm。

位於最上端的第二印製板12上還設置有防雷接地線17，用於高壓情況下的防雷。

陣列天線100還包括天線罩(未圖示)，其中第一印製板11、第二印製板12均設置在天線罩內，保證了陣列天線100性能的穩定性，並提高了陣列天線100的可靠性，在天線罩內，印製板採用拉杆相互連接，並印製板上的安裝孔實現固定。

本實施方式陣列天線100採用50Ω饋電，可以與SMA、BNC、TNC、N型等常見連接頭直接相連。

本實施方式中陣列天線100採用並饋方式，其饋電幅度和相位一致性較好，波束不下傾且增益也較高，且電纜布線均勻，其不圓度較好。在350～390MHz的政務專網頻段內對陣列天線100進行測試，能夠得出圖3-10的測試結果，其中圖3是圖1所示陣列天線在工作頻率下的增益曲線圖，圖4是圖1所示陣列天線歸一化的E面波束寬度曲線圖，圖5是圖1所示陣列天線H面的不圓度示意圖，圖6是圖1所示陣列天線在350MHz的工作頻率下增益方向圖，圖7是圖1所示陣列天線在360MHz的工作頻率下增益方向圖，圖8是圖1所示陣列天線在370MHz的工作頻率下增益方向圖，圖9是圖1所示陣列天線在380MHz的工作頻率下增益方向圖，圖10是圖1所示陣列天線在390MHz的工作頻率下增益方向圖。圖6-10中實現表示H面增益，虛線表示E面增益。

由測試結果可知，本實施方式陣列天線100的增益大於8dBi，不圓度小於1dB，天線長度小於4.7m，直徑為76mm。體積小，結構簡單，易於加工，且功率容量較大。

以上所述僅為本實用新型的實施方式，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。