專利名稱：一種低成本寬頻帶天線陣列的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，具體是一種頻帶天線陣列。
背景技術：
隨著科技的日益發展，無線信號對帶寬的要求越來越高，特別是射頻功率部分問題更加突出。一般情況下，下行信號(即接收支路)天線帶寬不足引起的增益損耗，可以在高增益、低噪聲放大電路中得到補償。而對于上行信號(即發送支路)，不但功率組件帶外增益極低，而且天線的帶外功率損耗是難以用放大器增益加以補償的。以50MHz 2500MHz常用通信頻段為例，其信號源與功率放大器都受制于頻帶寬度。通常要求在超寬頻帶內，應盡可能地以分段寬帶放大器進行無縫對接組合，以期達到寬帶全覆蓋的效果。對分段功率放大器而言，其相對帶寬仍然是比較寬的，這就要求配合設計的天線具有較好的帶內增益和良好的接口匹配。
發明內容
本發明針對上述現有技術的缺陷提供了一種頻帶天線陣列，其以低廉的成本解決了功率輻射與天線帶寬相互制約的難題。本發明所述一種低成本寬頻帶天線陣列，設置在箱體內，該天線陣列包括低頻段天線、中頻段天線和高頻段天線，所述低頻段天線采用帶狀平板結構，并鋪設在箱體四周的內壁上；所述中頻段天線和高頻段天線采用平面雙臂螺旋印刷天線，同樣設置在箱體內壁上。所述低頻段天線、中頻段天線和高頻段天線均為雙面介質覆銅板印刷天線。所述中頻段天線和高頻段天線集成在同一平面上。所述平面雙臂螺旋印刷天線的接口饋線，其一端與平面雙臂螺旋印刷天線的兩臂尖端節點連接，同時接口饋線沿天線某一單臂中線延伸約λ/n長度，其中λ為波長，η為正整數。本發明是基于50MHz 2500MHz常用通信頻段內，配合功率放大器分段進行的天線設計，并在有限空間內集成化，解決了低成本的功率輻射問題。由于寬帶天線的帶寬與信號源帶寬均受制于器件的頻率特性，而本發明在有限的頻帶內通過優化的分段陣列設計， 達到寬帶覆蓋的效果。采用雙面印制板微帶設計，通過改變天線接口背面印制板的面積和方向，使耦合分布參數發生變化，從而得到理想的頻率范圍和較好的接口特性阻抗。本發明結構簡單，調試便捷，成本低廉，易于推廣，加工制作簡單易行，適合大規模工業化生產。印制板專業工廠生產，對環境無污染。
圖I是本發明天線陣列平面示意圖，
圖2是平面雙臂螺旋印刷天線接ロ匹配示意圖，
圖3是本發明在IOOMHz的微波暗室實測水平方向圖， 圖4是本發明在300MHz的微波暗室實測水平方向圖， 圖5是本發明在400MHz的微波暗室實測水平方向圖， 圖6是本發明在680MHz的微波暗室實測水平方向圖， 圖7是本發明在1300MHz的微波暗室實測水平方向圖， 圖8是本發明在2000MHz的微波暗室實測水平方向圖。
具體實施例方式本發明專供在常用通信頻段內對一定范圍的無線信號進行功率壓制，以期達到凈化頻譜環境的效果。因此，其承受的平均功率一般不超過low。采用6段頻率微帶線印制電路設計50MHz 450MHz為第一段，主要針對對講機頻段的局部功率壓制問題；400MHz 850MHz為第二段，主要針對P波段通信、雷達；第三段850MHz 1200MHz，對象是手機低端通信；第四段1100MHz 1600MHz，針對該頻段的通信、雷達；1600MHz 2000MHz為第五段， 對象為手機高頻段通信和L頻段雷達；2000MHz 2500MHz為第六段，其主要針對微波通信及其他無線信號源。圖I為天線陣列平面示意圖，該天線陣列設置在產品的箱體內，包括低頻段天線
I、中頻段天線2和高頻段天線3，其中低頻段天線I采用帶狀平板結構，并鋪設在箱體四周的內壁上。低頻段天線I利用產品箱體內壁形成嵌入式內置結構，其電性能接近半波陣子和共型天線。圖3、圖4、圖5分別為100MHz、300MHz、400MHz的微波暗室實測水平方向圖。中頻以上的頻段天線采用平面雙臂螺旋形式，其中400MHZ—850MHZ中頻段天線2 按設計要求采用較大尺寸螺旋印刷天線。圖6為中頻天線2在680MHz的微波暗室實測水平方向圖。900MHz以上的高頻段天線3均采用小尺寸設計。本發明為雙面介質覆銅板印刷天線。除低頻天線附著箱體內壁外，其他天線均集成在同一平面上，構成微帶天線陣。天線饋電就近連接電路模塊6，以最大限度地減少功率損耗。圖2為雙臂螺旋天線接ロ匹配示意圖，由于雙螺旋天線接ロ為低特性阻抗，而設備輸出相對較高，應進行必要的阻抗變換。本發明采用簡單的巴倫阻抗變換方法，可達到接ロ阻抗匹配的效果。螺旋天線的接ロ引線5，除正常與兩臂尖端節點4連接外，饋線外屏蔽層還應沿某ー單臂中線焊接約X/n(n為正整數)長度的饋線。對于50MHz 2500MHz頻率范圍內的功率輻射器件，不但要求有足夠寬的帶寬，而且必須使帶內有連續均勻的射頻功率空間輻射通道。為此，本發明運用印制電路板的分布參數均勻，隨溫度變化小等特點，采用小面積加背面調諧板配合調整的設計方法，使陣列內的分段天線均可達到較理想的輻射方向圖。本發明在同一平面上設置多套雙臂螺旋微帶天線，形成平面陣列。通常情況下，由于產品箱體內壁嵌入的低頻天線和相鄰天線的反射、互耦作用，各天線的水平及垂直方向圖都會發生一定的變化，這就使得原本形成的單天線方向圖盲區得到補償，從而使天線陣列在一定距離范圍內形成全覆蓋，實際工程實踐亦證明了其可行性。本發明的具體應用途徑很多，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進， 這些改進也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種低成本寬頻帶天線陣列，設置在箱體內，其特征在于，該天線陣列包括低頻段天線(I)、中頻段天線(2 )和高頻段天線(3 )，所述低頻段天線(I)采用帯狀平板結構，并鋪設在箱體四周的內壁上；所述中頻段天線(2)和高頻段天線(3)采用平面雙臂螺旋印刷天線， 同樣設置在箱體內壁上。
2.根據權利要求I所述的低成本寬頻帶天線陣列，其特征在于，低頻段天線(I)、中頻段天線(2)和高頻段天線(3)均為雙面介質覆銅板印刷天線。
3.根據權利要求I或2所述的低成本寬頻帶天線陣列，其特征在干，中頻段天線(2)和高頻段天線(3)集成在同一平面上。
4.根據權利要求I或2所述的低成本寬頻帶天線陣列，其特征在于，平面雙臂螺旋印刷天線的接ロ饋線，其一端與平面雙臂螺旋印刷天線的兩臂尖端節點(4)連接，同時接ロ饋線(5)沿天線某ー單臂中線延伸約入/n長度，其中入為波長，n為正整數。
全文摘要
本發明公開了一種低成本寬頻帶天線陣列，設置在箱體內，該天線陣列包括低頻段天線、中頻段天線和高頻段天線，所述低頻段天線采用帶狀平板結構，并鋪設在箱體四周的內壁上；所述中頻段天線和高頻段天線采用平面雙臂螺旋印刷天線，同樣設置在箱體內壁上。所述天線均為雙面介質覆銅板印刷天線。本發明采用雙面印制板微帶設計，通過改變天線接口背面印制板的面積和方向，使耦合分布參數發生變化，從而得到理想的頻率范圍和較好的接口特性阻抗。其結構簡單，調試便捷，成本低廉，易于推廣，適合大規模工業化生產。
文檔編號H01Q1/12GK102610930SQ20121009716
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者屠景盛, 廖華芬, 韓飛 申請人:南京泰之聯無線科技有限公司, 江蘇跨域信息科技發展有限公司