[发明专利]蝶形振子阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线，尤其涉及一种蝶形振子阵列天线。

背景技术

由于具有结构剖面低、体积小、重量轻、成本低、容易进行微波集成和极 化分集、合理形成各种形状的共形天线等优点，微带天线在近十几年来成为天 线研究领域里最新颖、时髦的课题.并在目前研究最热门的Wi-Fi/WiMAX通信 网络中得到了广泛应用。但微带天线也存在着一些急需解决的问题：频带窄、 损耗大、功率容量小、效率低等。通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。目前国内的天线市场一半以上为欧 美、日本等的商家所占据，而国内自主研制的天线的市场占有率仅为35％左右。 目前国内具备开发和研制阵列天线的商家有深圳冠辰科技，西安海天，佛山市 健博通电讯等。他们生产销售的阵列天线频段范围都在5.15～5.85GHz之间，目 前国内销售的5.8GHz阵列天线最高增益在23dBi，，其频带宽度、定向性和辐射 效率等性能相对国外来讲还有较大的差距，成为限制了Wi-Fi/WiMAX通信系统 阵列天线的国内市场份额的主要因素。因此迫切需要研究出一种宽频带、高增 益、低损耗的阵列天线来满足Wi-Fi/WiMAX通信系统的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术在Wi-Fi/WiMAX通信网络中宽带窄、损 耗大，增益低的不足，提供一种蝶形振子阵列天线。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

蝶形振子阵列天线包括微带基板、阻抗变换网络单元、辐射单元、馈电点、 辐射层；三个辐射单元通过阻抗变换网络单元连接组成第一级阵列，四个第一 级阵列通过阻抗变换网络单元连接组成第二级阵列，两个第二级阵列通过阻抗 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，辐射 层贴置于微带基板上。

所述的辐射单元的形状为蝶形。所述的第一级阵列的相邻辐射单元的夹角 为120度。

本发明具有频带宽，增益高，损耗低，成本低，辐射特性好，结构简单， 易于制作，满足Wi-Fi/WiMAX通信网络的要求。

附图说明

图1是蝶形振子阵列天线的结构示意图；

图2是蝶形振子阵列天线的驻波比曲线图；

图3是蝶形振子阵列天线E面的辐射方向图；

图4是蝶形振子阵列天线H面的辐射方向图；

图5是蝶形振子阵列天线的增益曲线图。

具体实施方式

如图1所示，蝶形振子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、馈电点4、辐射层5；三个辐射单元3通过阻抗变换网络单元2连接 组成第一级阵列，四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，两个第二级阵列通过阻抗变换网络单元2连接组成辐射层5，其阻抗变换网 络单元2中心点作为馈电点4，辐射层5贴置于微带基板1上。

所述的辐射单元3的形状为蝶形。所述的第一级阵列的相邻辐射单元3的 夹角为120度。

实施例1

蝶形振子阵列天线：

微带基板的厚度为1.2mm，介电常数为3.2。辐射单元为蝶形，相邻辐射单 元之间的间距为半个工作波长。第一级阵列的阻抗网络变换单元相互之间的夹 角为120度，其宽度为1.4mm。第二级阵列的阻抗网络变换单元采用三支节匹 配，宽度分别为3.2mm，2.6mm，1.2mm。辐射层的阻抗网络变换单元采用四支 节匹配，宽度分别为2.7mm，3.3mm，1.8mm，1.5mm。辐射层的厚度为0.08mm。 馈电点采用同轴线馈电，特性阻抗50Ω。蝶形振子阵列天线采用24个辐射单元， 蝶形振子阵列天线的尺寸为160mm×75mm。采用R3767CH网络分析仪对蝶形 振子阵列天线的驻波比曲线和增益等辐射特性进行了测量，所得的蝶形振子阵 列天线的驻波比曲线图如图2。由图2可见，蝶形振子阵列天线在4.56～6.42GHz 范围内驻波比小于1.5，相对带宽为33.88％，适用于WiMAX通信系统中 5.0GHz、5.2GHz及Wi-Fi通信网络中5.8GHz三个工作频段。蝶形振子阵列天 线的E面辐射方向图如图3，-3dB波束宽度为9.6°。蝶形振子阵列天线的H面 辐射方向图如图4，-3dB波束宽度为9.3°。蝶形振子阵列天线的增益曲线图如图 5，最大增益为29.71dBi。