專利名稱：一種平面陣定向天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動通信基站天線領域，尤其涉及通信系統基站天線領域中的平面定向天線。
背景技術：
隨著移動通信事業的蓬勃發展，遠距離無線傳輸越來越受業界人士的關注，要實現良好的遠距離無線傳輸，又不對周圍有用信號造成干擾，這就對天線的發射和接收特性提出了很高的要求，不但要求天線有高增益和良好的方向性，同時要考慮到安裝架設的實際需要，以及與周圍環境的協調性，因此也要求天線具有體積小，重量輕、外形美觀、安裝方便等優點。目前用于遠距離無線傳輸的天線主要有拋物面天線和短背射天線，雖然這兩種天線都具有優良的電氣性能指標，如高增益、高前后比等。但由于天線的體積大，重量大，給天線的安裝架設帶來很多不便，而且也與環境不和諧，再加上制造工藝復雜，成本高等諸多缺點，限制了這兩種天線的實際使用范圍。雖然美國第5210541號專利公開的印刷電路板結構的微帶貼片平面陣天線可以克服上述兩種天線的缺點，實現了體積小、重量輕、外形美觀，但這種天線的電性能對介質材料有很強的依賴性，介質材料的特性隨外界環境的變化而變化，會導致天線的電性能不穩定，可靠性差；同時介質會帶來損耗，降低天線的增益，如果介質材料的一致性不好，會導致天線的一致性差，給生產帶來很大障礙；同樣，由于諸多上述缺點的存在使得這種天線的使用范圍受到限制。
實用新型內容本實用新型的目的是為了既克服了現有拋物面天線和短背射天線的體積大、重量大、成本高的缺陷，又克服了印刷電路板結構的微帶貼片平面陣一致性差、電性能不穩定的缺點，提供一種新的微帶貼片平面陣定向天線，使得天線更容易生產、調試和安裝，而且一致性好，電性能穩定。
本實用新型的技術方案為包括由N×N個微帶貼片單元等間距分布固定在金屬底板上的微帶貼片陣列、饋電網絡和天線輸入端口；所述微帶貼片單元包括上、下兩層金屬片，所述兩層金屬片之間以及下層金屬板與底板之間為介質并通過介質支撐隔開；各微帶貼片單元的上層金屬片在同一個平面上，各微帶貼片單元的下層金屬片在同一個平面上；所述饋電網絡是指連接天線輸入口和各微帶貼片單元的饋線。所述上層金屬片與底板之間電連接而與下層金屬片絕緣，或上層金屬片、下層金屬片與底板之間電連接，或下層金屬片與底板電連接而與上層金屬片絕緣，或上層金屬片、下層金屬片和底板互相絕緣。其中N＝2，3，4……。
所述介質除固定下層金屬片部分外其他部分為空氣。
上述方案中，根據情況也可以只用一層金屬片。
本實用新型，與現有的拋物面天線和短背射天線相比，在同等增益條件下，體積減小了三分之一，厚度減小到20mm左右，重量也大大減輕，外觀得到改善；實現了小體積、低剖面的效果；節省了生產成本和安裝成本。和印刷電路板結構的微帶貼片平面陣相比，天線的一致性較好，電性能更加穩定。
圖1是本實用新型中微帶貼片單元的主視圖。
圖2是本實用新型中微帶貼片單元的俯視圖。
圖3是本實用新型四單元微帶貼片平面陣俯視圖。
圖4(a)、圖4(b)分別是本實用新型在2.4GHz時E面和H面的實測方向圖。
圖5(a)、圖5(b)分別是本實用新型在2.45GHz時E面和H面的實測方向圖。
圖6(a)、圖6(b)分別是本實用新型在2.5GHz時E面和H面的實測方向圖。
具體實施方式
以下結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述圖1、圖2中分別是本實用新型一種實施例中微帶貼片的主視圖和俯視圖，在該實施例中，介質除固定上層金屬片和下層金屬片部分的介質支撐外其他部分為空氣，可以稱為空氣微帶。1為上層金屬片，2為下層金屬片，3為金屬底板，4為介質，5為固定螺釘，在本實施例中，5是金屬的，同時起電連接上層金屬片和底板的作用，6是饋電網絡。上層金屬片1和下層金屬片2之間以及下層金屬片2和金屬底板3之間用介質支撐4隔開，并通過金屬螺栓5將上層金屬片1、下層金屬片2和介質支撐固定在底板上，介質4只起將金屬片1和金屬片2固定作用，面積較小，使得上層金屬片1和下層金屬片2之間以及下層金屬片2和金屬底板3之間的其他部分介質為空氣。所述饋電網絡6給空氣微帶貼片單元饋電，饋電網絡和下層金屬片2直接相連并處于同一個平面內。上層金屬片1和下層金屬片2分別調諧于兩個頻率點上，起到了拓寬頻帶的作用，兩個金屬片之間的距離越大，則頻帶越寬。這種單元等間距構成平面陣，可以得到對稱的方向圖。
圖3是本實用新型四單元空氣微帶貼片平面陣結構圖。其中7是饋電網絡的直流接地端，它通過四分之一波長變換對工作頻率上的信號呈開路狀態，對直流呈短路狀態。8是天線輸入端口，可用同軸電纜與系統的終端相連。信號從天線輸入端口8進入，經饋電網絡6分別給四個單元饋電，為了使增益最大化，四個單元的饋電幅度相等，上排兩個單元是同相的，下排兩個單元也是同相的，但上下兩排是反相的，這樣饋電使得E面方向圖的對稱性更好。該天線可實現低剖面，不用外罩時可做到總厚度不超過15mm，在一定程度上節省了安裝空間。同時也便于裝配，在整個裝配過程中不需要焊接，產品一致性好。這種結構也更易于調試駐波比，在2400～2500MHZ內很容易將駐波比調到1.3以下。
圖4、圖5、圖6分別是本實用新型所述空氣微帶貼片平面陣定向天線在2.4GHz、2.45GHz和2.5GHz時E面和H面的實測方向圖。由以上的方向圖可以看出，本實用新型所述空氣微帶貼片平面陣定向天線在這三個不同的頻段，E面和H面的方向圖幾乎重疊，故這種均勻分布的空氣微帶貼片陣列可實現對稱波束，適用于點對點的遠距離無線通信中。
本實用新型在1.8GHZ、1.9GHZ、2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz、3G(1920～2170MHZ)、3.5GHZ等頻段內可成功運用。微帶貼片陣列除4×4單元外，還可以為9×9、16×16等，可實現高增益天線。在帶寬要求較寬時，饋電網絡和下層金屬片不必在同一平面內，可采用其它的饋電方式。也可以將螺栓同時穿過上下兩層金屬片，只要螺栓的直徑不超過金屬片尺寸的十分之一，對單元的駐波比和方向圖不會產生太大的影響。在帶寬要求不是很寬時，可以只用一層金屬片，實現更低的剖面。
權利要求1.一種平面陣定向天線，其特征在于，包括由N×N個微帶貼片單元等間距分布固定在金屬底板上的微帶貼片陣列、饋電網絡和天線輸入端口；所述微帶貼片單元包括上、下兩層金屬片，所述兩層金屬片之間以及下層金屬板與底板之間為介質并通過介質支撐隔開；各微帶貼片單元的上層金屬片在同一個平面上，各微帶貼片單元的下層金屬片在同一個平面上；所述饋電網絡是指連接天線輸入口和各微帶貼片單元的饋線。
2.權利要求1所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述N＝2，3，4，……。
3.權利要求1所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述上層金屬片與底板之間電連接而與下層金屬片絕緣，或所述下層金屬片與底板之間電連接而與上層金屬片絕緣。
4.權利要求1所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述上層金屬片、下層金屬片與底板之間電連接，或所述上層金屬片、下層金屬片與底板之間互相絕緣。
5.權利要求1至4任一權利要求所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述介質除固定下層金屬片部分的介質支撐外其他部分為空氣。
6.一種平面陣定向天線，其特征在于，包括由N×N個微帶貼片單元等間距分布固定在金屬底板上的微帶貼片陣列、饋電網絡和天線輸入端口；所述微帶貼片單元是金屬片；所述微帶貼片單元與底板之間用介質支撐隔開；各微帶貼片單元在同一平面上；所述饋電網絡是指連接天線輸入口和各微帶貼片單元的饋線。
7.根據權利要求6所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述N＝2，3，4，……。
8.根據權利要求7所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述微帶貼片單元與底板之間互相絕緣。
9.根據權利要求6所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述微帶貼片單元與底板之間電連接。
10.權利要求6所述的平面陣定向天線，其特征在于，所述介質除固定微帶貼片單元部分的介質支撐外其他部分為空氣。
專利摘要一種平面陣定向天線，包括由N×N(N＝2，3，4……)個微帶貼片單元等間距分布固定在金屬底板上的微帶貼片陣列、饋電網絡和天線輸入端口；微帶貼片單元包括上、下兩層金屬片，兩層金屬片之間以及下層金屬板與底板之間為介質并通過介質支撐隔開；各微帶貼片單元的上層金屬片在同一個平面上，各微帶貼片單元的下層金屬片在同一個平面上；所述饋電網絡是指連接天線輸入口和各微帶貼片單元的饋線，所述介質除固定上下兩層金屬片的介質支撐外其他部分為空氣。與現有的拋物面天線和短背射天線相比，在同等增益時，實現了小體積、低剖面的效果；節省了生產和安裝成本。和印刷電路板結構的微帶貼片天線相比，一致性較好，電性能更加穩定。
文檔編號H01Q21/06GK2699494SQ200420045698
公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月9日 優先權日2004年5月9日
發明者侯小強, 韓斌 申請人:摩比天線技術(深圳)有限公司