[实用新型]串并联微带阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线，尤其涉及一种串并联微带阵列天线。

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。

由于微带阵列天线具有剖面低、重量轻、尺寸小、结构简单等优点，因而在实际中广泛应用于卫星通信系统、雷达系统、无线通信系统等。随着阵列天线的普遍应用，具有高增益水平和宽阻抗频带的平面阵列天线的高效性设计与制作逐渐成为一种挑战。近年来，一种CPW结构的微带阵列天线以其易实现，成本低等优势而吸引人们的注意。阵列天线的馈电方式包括并联、串联以及串并联馈电。T.Yuan等人提出的串联渐变阵列天线的驻波比约为2.8％，峰值增益不到15dBi。

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。在WLAN应用中，损耗成为获得较大增益的重要限制因素。因此，迫切需要提出一种高增益、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，提供一种串并联微带阵列天线。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

串并联微带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、第一辐射单元和第二辐射单元；辐射单元包括第一辐射单元和第二辐射单元，第一辐射单元通过阻抗变换网络单元与第二辐射单元串联组成第一级阵列，两个第一级阵列通过阻抗变换网络单元串联组成第二级阵列，四个第二级阵列通过阻抗变换网络单元并联组成辐射层，辐射层贴置于微带基板的一侧，阻抗变换网络单元的中心作为馈电点。

所述的微带基板的材料为FR-4。所述的馈电方式为串并联馈电。所述的第一辐射单元和第二辐射单元形状为两个不同的多边形。所述的第二级阵列的两个第一级阵列中的辐射单元互为倒置。所述的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，采用串并联馈电方式，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是串并联微带阵列天线的结构示意图；

图2是串并联微带阵列天线的驻波比曲线；

图3是串并联微带阵列天线E面的辐射方向图；

图4是串并联微带阵列天线H面的辐射方向图；

图5是串并联微带阵列天线的增益曲线。

具体实施方式

如图1所示，串并联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、馈电点4、辐射层5、第一辐射单元6和第二辐射单元7；辐射单元3包括第一辐射单元6和第二辐射单元7，第一辐射单元6通过阻抗变换网络单元2与第二辐射单元7串联组成第一级阵列，两个第一级阵列通过阻抗变换网络单元2串联组成第二级阵列，四个第二级阵列通过阻抗变换网络单元2并联组成辐射层5，辐射层5贴置于微带基板1的一侧，阻抗变换网络单元2的中心作为馈电点4。

所述的微带基板1的材料为FR-4。所述的馈电方式为串并联馈电。所述的第一辐射单元6和第二辐射单元7形状为两个不同的多边形。所述的第二级阵列的两个第一级阵列中的辐射单元3互为倒置。所述的馈电点4采用同轴线馈电，特性阻抗为50Ω。

实施例1

串并联微带阵列天线：

选择介电常数为3.99的FR-4材料制作微带基板，厚度为1mm。第一辐射单元为多边形，各个边长分别为33.5mm，43.2mm，43.1mm，10.2mm，30.5mm，16.4mm。第二辐射单元为多边形，各个边长分别为48.2mm，55.6mm，29.7mm，31.8mm，17.5mm。第一级阵列阻抗网络变换单元采用单节匹配，宽度为0.98mm，第二级阵列的阻抗变换网络单元为U型，宽度为1.24mm，辐射层的阻抗变换网络单元采用双节匹配，宽度为0.54mm和1.18mm。辐射层的厚度为0.07mm。馈电点采用同轴线连接，特性阻抗为50Ω，同轴线直径为1.5mm。串并联微带阵列天线采用16个辐射单元，微带阵列天线的尺寸为291mm×291mm。采用R3767CH网络分析仪对串并联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，所得的串并联微带阵列天线的驻波比曲线如图2。由图2可见，串并联微带阵列天线的带宽为189MHz(驻波比小于1.5)，完全可以覆盖无线局域网标准2.4GHz段2400～2483MHz的整个频率范围。串并联微带阵列天线的E面辐射方向图如图3，-3dB波束宽度为28.6°。串并联微带阵列天线的H面辐射方向图如图4，-3dB波束宽度为17.19°。串并联微带阵列天线的增益曲线如图5，峰值增益为17.61dBi。