一种堆叠式微带天线阵的制作方法

1.本发明涉及天线设计技术领域，具体涉及一种堆叠式的微带天线阵。


背景技术：

2.超宽带天线作为连续波雷达的一个重要组成部分，主要作用为将射频系统前端内的宽带调制信号向目标物体发射，以及接收目标反射回波。主要技术集中于:较大频率带宽内的阻抗匹配，较大频率带宽内的波束稳定性，较大频率带宽内辐射中心稳定性以及较大频率带宽内极化稳定性。目前超宽天线设计多集中于宽带单极子或偶极子天线及其衍生，口径天线等。
3.现有技术中存在的问题是：1.较弱的天线增益；2.较高的非有效信息放向杂波干扰；3.较高的加工成本，以至于降低经济效益；4.较大的尺寸，不易于集成在小型化产品中，例如纵向尺寸较大的端设天线。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种堆叠式微带天线阵，通过堆叠方式增加微带辐射体的同时，利用有别于常规微带天线的馈电方式，即工字形耦合馈电，克服微带天线带宽窄的缺点。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种堆叠式微带天线阵，其包括微带辐射体、工字型宽带阻抗匹配馈电结构和功率分配器；所述功率分配器各个端口分别连接一个工字型宽带阻抗匹配馈电结构，所述微带辐射体设置在每个工字型宽带阻抗匹配馈电结构外部形成包围结构；所述微带辐射体、工字型宽带阻抗匹配馈电结构和功率分配器共同组成堆叠结构。
6.作为优选的，所述功率分配器为一分四功率分配器。
7.作为优选的，所述工字型宽带阻抗匹配馈电结构与功率分配器呈横向垂直关系。
8.作为优选的，所述微带辐射体包括上层微带辐射体和下层微带辐射体，所述上层微带辐射体围设在位于上部的两个工字型宽带阻抗匹配馈电结构外侧；所述下层微带辐射体围设在位于下部的两个工字型宽带阻抗匹配馈电结构的外侧。
9.作为优选的，所述堆叠式微带天线阵呈左右对称结构。
10.本发明的有益效果是：本发明提供一种堆叠式微带天线阵，通过堆叠方式增加微带辐射体的同时，利用有别于常规微带天线的馈电方式，即工字形耦合馈电，克服微带天线带宽窄的缺点。
11.保证天线纵向小尺寸的情况下，增加了工作频带及天线单元增益，适用于超宽带雷达应用，提高了收发链路的信息传输与接收能力。该技术大幅度的减小了纵向尺寸，可实现表面装配，提高产品整合度，可靠性及降低了整体装配成本。除此之外，使用工字形耦合
馈电，进一步增加了天线阻抗匹配带宽，降低加工实现难度，进而降低加工成本。通过进一步的天线阵构型，整体增益进行了进一步的提高，从而，整体提高了宽带天线的测量距离，以及测量微弱反射信号的能力。非测量方向的杂波干扰也得到了进一步的抑制。该发明符合基于大规模生产的要求，整体加工难度低，集成度高，经济效益得到了良好的提升。
附图说明
12.图1为本发明的结构示意图。
13.其中，上层微带辐射体1、下层微带辐射体2、功率分配器3、工字型宽带阻抗匹配馈电结构4。
具体实施方式
14.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
16.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
17.如图1所示，本实施例公开了一种堆叠式微带天线阵，其包括微带辐射体、工字型宽带阻抗匹配馈电结构4和功率分配器3；所述功率分配器3各个端口分别连接一个工字型宽带阻抗匹配馈电结构4，所述微带辐射体设置在每个工字型宽带阻抗匹配馈电结构4外部形成包围结构；所述微带辐射体、工字型宽带阻抗匹配馈电结构4和功率分配器3共同组成堆叠结构。
18.在本实施例中，整体结构上，从图1所示角度，整体上构成了堆叠结构，该堆叠结构从图中举例说明情况大致分为上层结构和下层结构，上层结构包括位于上层的功率分配器3端口、位于上层的工字型宽带阻抗匹配馈电结构4和位于上层的微带辐射体，微带辐射体设置在工字型宽带阻抗匹配馈电结构4的四周形成包围结构。
19.作为优选的，所述功率分配器3为一分四功率分配器3。
20.实施例中采用的功率分配器3为一个一分四功率分配器3，实际应用场景中，基于本实施例所公开的堆叠结构，采用其他类型的功率分配器3。
21.作为优选的，所述工字型宽带阻抗匹配馈电结构4与功率分配器3呈横向垂直关系。
22.如图1所示，工字型宽带阻抗匹配馈电结构4呈“工”字形状，其在设置时，形状类似于将“工”字旋转90度所形成的形状。从图中所示角度来看，所述功率分配器3的输出端与
“
工”字的笔画“竖”呈垂直或空间垂直；上述“工”字代表了工字型宽带阻抗匹配馈电结构4。
23.作为优选的，所述微带辐射体包括上层微带辐射体1和下层微带辐射体2，所述上层微带辐射体1围设在位于上部的两个工字型宽带阻抗匹配馈电结构4外侧；所述下层微带辐射体2围设在位于下部的两个工字型宽带阻抗匹配馈电结构4的外侧。
24.作为优选的，所述堆叠式微带天线阵呈左右对称结构。
25.作为实施例的延伸的，该堆叠结构可以进行扩展形成阵列结构。
26.现对本实施例所列出的微带天线阵进行进一步说明：本实施例的微带天线阵基于微带天线理论，微带天线优势主要体在小尺寸，易于集成等优势，得到广泛应用。然而带宽较小限制了微带天线在宽带调频雷达领域的应用。本发明通过堆叠方式增加微带辐射体的同时，利用有别于常规微带天线的馈电方式，即工字形耦合馈电，克服微带天线带宽窄的缺点。其次，堆叠方式有利于提高辐射单元的增益。与常规端射天线，例如喇叭天线，vivaldi天线等相比较，该天线为垂射天线，即天线尺寸在辐射方向极小，可直接用于表面装配。而常规端射天线辐射方向尺寸较大，而且需要垂直于产品表面安装，不仅增加了产品尺寸，同时降低了整合度及可靠性。为了进一步增加天线增益，将天线整体设计为2x2 天线阵，通过调整天线单元之间的距离，在保证将整体增益提高6db同时，控制天线阵整体大小，以实现小型化.通过堆叠的方式，使得基板材质将主要微带结构包含其中，利用基板较高的介电常数，进一步减少天线的整体尺寸 。
27.其中，通过增加堆叠辐射体，从而提高在工作频段内的天线增益。同时，将其他微带结构包含于pcb介质材料中，减小尺寸。进一步提高信号耦合效率，从而进一步提高天线整体辐射效率。再有，使用工字型耦合馈电方式，实现超宽带阻抗匹配的同时，由于不需要任何半孔及埋孔技术，降低了加工难度及加工成本。实施例在实现一分四功率分配的同时，通过阻抗匹配，减少了整体功率的反射损耗。其次，有别于威尔逊功分器，本功率分配网络不需要任何其他表面贴片器件，提高了整体系统的可靠性及降低了成本。
28.除此之外，本实施例的天线所使用的印刷板电路板材为fr4。由于fr4材料的普及，可以降低加工成本提高经济效益。同时，由于本天线结构可完全通过印刷电路板技术实现，适合大规模生产。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
30.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。