一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構的製作方法

2023-12-04 03:49:51

本發明屬於陣列天線技術領域，具體涉及一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構。

背景技術：

近年來，陣列天線技術受到了移動通信領域學者們的青睞，並且在基站和雷達中得到了廣泛的應用。但是，隨著人們對移動通信設備的要求越來越高，陣列天線技術在使用進程中受到了很多限制，如體積大，增益低等。此外，現代的移動通信要求設備小型化與便攜化，這就要求陣列天線單元所佔用的總空間變得很小，從而使天線陣單元之間的距離變得很小。而天線陣陣元間距是陣列天線設計的關鍵參數之一，當距離大於二分之一波長時，認為各天線單元之間的相關性低，隔離度大，可以很好的工作。但是在現代移動通信設備中，各天線單元之間的距離相對較小，進而使天線陣各陣列單元之間產生強烈的互耦，這不僅會影響天線陣的帶寬、輻射方向圖和輻射效率等特性，還會導致各天線單元之間的相關性增加，降低通信系統的通信質量。所以，採用去耦合技術降低天線單元之間的相關性，降低天線陣陣元之間的互耦，提高天線陣陣元間的隔離度是天線陣列設計的熱點問題之一。

1999年dansievenpiper根據光子帶隙結構提出了電磁帶隙結構，電磁帶隙結構可以在一定頻段內形成一個阻帶範圍，這個頻段內的電磁波不能通過電磁帶隙結構，因此電磁帶隙結構能夠有效的降低天線單元之間的耦合，dansievenpiper開創了電磁帶隙的先河，從此電磁帶隙成為降耦合方法中較有效的方法之一。

技術實現要素：

本發明的目的在於提出一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構，該微帶天線陣列採用的立體的周期性的空間波阻擋結構能降低微帶陣列天線單元之間的相互耦合，從而顯著的提升陣列天線陣元間的隔離度。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明為一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構，包括介質基板701，公共接地板301，天線矩形輻射貼片101和102，立體周期性空間波阻擋結構201，貼片601，接地探針501，同軸饋電埠401和402，其特徵在於：公共接地板301位於介質基板701下面；矩形天線矩形輻射貼片101和102印刷在矩形介質基板701上，對稱分布在介質基板701的中心線兩側；立體周期性空間波阻擋結構201在兩個天線矩形輻射貼片101和102之間，通過接地探針501與公共接地板301連接；貼片601附著在介質基板701上。

所述的立體周期性空間波阻擋結構201包含5個完全相同的並行空間波阻擋單元，每個空間波阻擋單元間距相等；空間波阻擋單元均有去耦合結構，呈現對稱分布，上表面為貼片結構1001，前後表面為貼片結構1002，左右兩側具有相同的去耦合結構。

所述的貼片結構1001是三個矩形帶線，兩邊的矩形帶線結構大小相同，關於中心線對稱，中間的矩形帶線比兩邊的矩形帶線寬；所述的貼片結構1002也是三個矩形帶線，兩邊的矩形帶線結構大小相同，關於中心線對稱，中間的矩形帶線比兩邊的矩形帶線寬，且與上表面的矩形帶線同寬，並保持相互連接；三個矩形帶線構成的並行短路結構印刷在空間波阻擋單元的介質支撐板上，均與貼片601連接。

所述的兩個同軸饋電埠401和402分別和sma連接器相連，sma的內導體直接與天線矩形輻射貼片101和102相連接，sma的外導體與公共接地板301連接。

所述的公共接地板301,天線矩形輻射貼片101和102為銅質。

本發明與現有技術相比，有益效果在於：

本發明具有結構緊湊、可實現天線陣列的小型化設計，天線陣陣元之間的距離為0.13個中心頻率波長，遠遠小於半個波長，滿足了集成度越來越高的要求；所設計的微帶陣列天線通過採用周期性空間波阻擋去耦結構，有效的降低天線陣陣元間的耦合，使天線陣陣元間的隔離度大大提高，提高了通信質量。本發明採用同軸饋電方式對兩天線單元進行饋電，有利於天線陣的集成設計。

附圖說明

圖1是一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構的正視圖。

圖2是一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構的側視圖。

圖3是空間波阻擋單元的正視圖。

圖4是本發明實施例四的去耦特性。

具體實施方式

本發明為一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構，並將該結構用於設計微帶天線陣列，該微帶天線陣列具有低耦合和高隔離度等特性。

下面結合附圖對本發明做更詳細地描述：

實施例一

如圖1和圖2所示，為了降低設計成本和解決工程問題，本發明採用的介質基板701是介電常數為4.4的fr4介質，介質基板701的長度和寬度根據小型化微帶天線原理進行設計。

介質基板下面為天線陣的公共接地板301在實際工程中為覆銅結構。

根據電磁波理論和天線陣去耦設計理論，立體周期性空間波阻擋結構包含5個空間波阻擋單元，每個空間波阻擋單元均以fr4為基板，每個面上均有去耦結構，所有的空間波阻擋單元通過貼片601連接在一起，最後通過接地探針501與公共接地板301連接。相鄰兩個空間波阻擋單元之間的距離相同，每個空間波阻擋單元由1條寬微帶線和2條窄微帶線構成，且3條微帶線均與貼片601連接。

實施例二

如圖2所示，本發明的一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構，介質基板701上表面印刷有天線矩形輻射貼片101和102，且天線矩形輻射貼片根據矩形微帶天線理論進行設計，採用銅印刷材料。兩個同軸饋電埠401和402分別連接sma連接器，且sma的內導體與天線矩形輻射貼片101和102相連，sma的外導體與公共接地板301連接。兩個同軸饋電埠401和402的位置可以根據微帶天線設計理論進行確定，以滿足天線陣工作頻率的要求。

實施例三

如圖3所示，每個空間波阻擋單元均有去耦合結構，呈現對稱分布。其上表面的貼片結構1001是三個矩形帶線，兩邊的矩形帶線結構大小相同，關於中心線對稱，中間的矩形帶線比兩邊的矩形帶線寬。其前後表面的貼片結構1002也是三個矩形帶線，兩邊的矩形帶線結構大小相同，關於中心線對稱，中間的矩形帶線比兩邊的矩形帶線寬，且與上表面的矩形帶線同寬，並保持相互連接。每個空間波阻擋單元的左右兩側具有相同的去耦合結構，且相鄰的空間波阻擋單元之間的距離相等。相鄰單元之間的距離以及每一個單元的尺寸可根據工程需求以及去耦合頻率進行設計，貼片結構1001和1002的尺寸可以根據去耦合的頻率進行調整，以滿足天線陣去耦合需求，實現高隔離度設計。

實施例四

如圖4所示，本發明的一種用於微帶天線陣列的周期性空間波阻擋去耦結構，在貼片結構1001和1002選擇合理尺寸下構建二元微帶天線陣列，可以使所設計的微帶天線陣列的陣元間隔離度提高30db。