[实用新型]高增益微带阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线，尤其涉及一种高增益微带阵列天线。

背景技术

作为有线局域网(Local Area Network，LAN)的延伸，WLAN以无线多址信道作为传输媒介，提供了传统LAN的功能，实现了随时、随地宽带网络接入。并且随着其应用的不断发展，其易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性等特点日益凸现，并逐渐显示了其空前的发展前景。

天线作为通信系统中的的一个重要的无线电设备，其性能的好坏将直接影响无线电设备的性能。随着无线通信和雷达系统的不断完善发展，对天线性能提出了重量轻、体积小、制作简单、易共形、宽频带和成本低等特性的要求。微带天线正是因为满足了上述要求而深受人们的关注，近年来的应用也越来越广泛。但是微带天线的单元增益一般为6dBi～8dBi，因此常采用由微带贴片单元组成的微带阵列天线来获得更大的增益或实现特定的方向性。阵列天线可以实现单个天线所无法实现的复杂功能，具有更大的灵活性、更高的信号容量，能显著提高系统的性能。

目前市场上无线局域网中的微带天线一般是将圆形或矩形贴片开槽来提高定向性，但是增益仍比较低，损耗大，功率小，因此迫切需要研究出一种高增益、低损耗的阵列天线来满足WLAN通信系统的要求。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术在无线局域网中损耗大，增益低的不足，提供一种高增益微带阵列天线。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

高增益微带阵列天线包括微带基板、阻抗变换网络单元、辐射单元、第一馈电点、第一辐射层、第二辐射层、第二馈电点；两个辐射单元通过阻抗变换网络单元连接组成第一级阵列，两个第一级阵列通过阻抗变换网络单元连接组成第二级阵列，4个第二级阵列通过阻抗变换网络单元连接组成第三级阵列，4个第三级阵列通过阻抗变换网络单元连接组成辐射层，其阻抗变换网络单元中心点作为馈电点，一辐射层贴置于微带基板的一侧，构成第一辐射层，其馈电点为第一馈电点，另一辐射层倒置贴置于微带基板的另一侧，构成第二辐射层，其馈电点为第二馈电点。

所述的微带基板为聚四氟乙烯材料。所述的阻抗变换网络单元采用1/4λ阻抗匹配，并且采用并联馈电方式。所述的第一馈电点和第二馈电点采用同轴线馈电，特性阻抗为50Ω。

本实用新型采用微带阵列天线技术，并且微带基板使用聚四氟乙烯材料，具有增益高，损耗低，成本低，辐射特性好，结构简单，便于集成，满足无线局域网通信的要求。

附图说明

图1是高增益微带阵列天线的结构主视图；

图2是高增益微带阵列天线的结构后视图；

图3是高增益微带阵列天线的驻波比曲线图；

图4是高增益微带阵列天线E面的辐射方向图；

图5是高增益微带阵列天线H面的辐射方向图。

具体实施方式

如图1和图2所示，高增益微带阵列天线包括微带基板1、阻抗变换网络单元2、辐射单元3、第一馈电点4、第一辐射层5、第二辐射层6、第二馈电点7；两个辐射单元3通过阻抗变换网络单元2连接组成第一级阵列，两个第一级阵列通过阻抗变换网络单元2连接组成第二级阵列，4个第二级阵列通过阻抗变换网络单元2连接组成第三级阵列，4个第三级阵列通过阻抗变换网络单元2连接组成辐射层，其阻抗变换网络单元2中心点作为馈电点，一辐射层贴置于微带基板1的一侧，构成第一辐射层5，其馈电点为第一馈电点4，另一辐射层倒置贴置于微带基板1的另一侧，构成第二辐射层6，其馈电点为第二馈电点7。

所述的微带基板1为聚四氟乙烯材料。考虑到各种辐射单元形状的辐射机理、馈电方式、匹配以及制版等因素，所述的辐射单元3采用矩形，其长度相等，约为中心工作波长的1/10，宽度相等，为中心工作波长的1/16。第一辐射层5和第二辐射层6的几何中心对准，分别对应第一馈电点4和第二馈电点7。第一馈电点4和第二馈电点7采用同轴线馈电。所述的阻抗变换网络单元2采用1/4波长阻抗匹配，电流从第一馈电点4和第二馈电点7流入阻抗变换网络单元2至辐射单元3，从馈电点到各个辐射单元3的几何长度均相等，全部辐射单元3等幅同相，即采用并联馈电方式。所述的高增益微带阵列天线采用同轴线中心馈电，特性阻抗为50Ω。

实施例1：

高增益微带阵列天线：

选择介电常数为2.65的聚四氟乙烯材料制作微带基板，厚度为1mm。辐射单元为矩形，长为12mm，宽为7mm。第一级阵列天线的阻抗网络变换单元的宽度为0.52mm。第二级阵列天线的阻抗网络变换单元采用双节匹配，宽度为0.51mm和1.2mm。第三级阵列天线的阻抗网络变换单元采用三节匹配，宽度分别为0.62mm、0.78mm、1.21mm。第一辐射层和第二辐射层的厚度均为0.07mm。第一馈电点和第二馈电点采用同轴线连接，特性阻抗为50Ω，同轴线直径为1.5mm。高增益微带阵列天线采用64个辐射单元，微带阵列天线的尺寸为268mm×268mm。采用R3767CH网络分析仪对高增益微带阵列天线的驻波比曲线和增益等辐射特性进行了测量，所得的高增益微带天线的驻波比曲线图如图3。由图3可见，高增益微带阵列天线的带宽为860MHz(驻波比小于1.5)，相对带宽达15.7％，完全可以覆盖无线局域网标准5.8GHz段5150～5850MHz的整个频率范围。高增益微带天线的E面辐射方向图如图4，天线的主瓣增益达24.65dBi，-3dB波束宽度为9.64°。；高增益微带天线的H面辐射方向图如图5，主瓣增益达23.82dBi，-3dB波束宽度为12.24°