[发明专利]一种基于单片双面印刷电路板的宽带圆极化定向阵列天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种基于单片双面印刷电路板的宽带圆极化定向阵列天线。

背景技术

圆极化天线因其特殊的极化特性，使得接收和发射天线具有灵活的对准角度；而随着现代移动通信技术的迅猛发展，移动通信系统需要覆盖较宽的频带以支持多种通信技术。因此对具有宽轴比带宽的圆极化天线的需求越来越广泛。同时，基站天线大多采用定向天线，因此本发明是一款宽带圆极化定向天线。

目前已提出了有很多宽带圆极化的单元天线，例如采用交叉偶极子、共面波导宽槽或是堆叠结构。在用于基站天线时，需要采用阵列的形式提高天线增益，但是这类天线的馈电网络和天线单元分离，并且大多结构复杂，所带来的问题往往是组装复杂、成本高。

发明内容

为了进一步拓展圆极化天线的轴比带宽，并降低天线设计的结构复杂性，缩减天线制作成本，本发明提供了一种基于单片双面印刷电路板的四单元阵列天线。该天线具有结构简单，成本低廉，产品一次成型，工艺一致性好等特点，并且可以覆盖约21％的带宽。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于单片双面印刷电路板的宽带圆极化定向阵列天线，包括：

介质基板2；

位于介质基板2正面的串馈网络1；

位于介质基板2反面的带槽地板3；

位于介质基板2下方的反射板5；

连接介质基板2和反射板5的尼龙柱4；

其中：

所述带槽地板3上刻蚀有四个单元槽天线6，单元槽天线6由一个环槽和两个连接在环槽边缘的相互垂直的方槽构成；所述带槽地板3的四周边缘还各刻蚀有一个方形槽7。

所述介质基板2材料为FR4，介电常数4.4，损耗正切值为0.02，厚度为1mm。

所述串馈网络1馈电点即天线中心位于介质基板2的中心，馈线从馈电点出发经过一段折线后形成顺时针旋转的三段环线，这四段线的末端均再分出一段线，延伸至单元槽天线6，并最终分成两段线跨过单元槽天线6的方槽部分。从而每隔90°进行一次功率分配，通过调节每段环线的线宽，可实现信号到达四个单元槽天线处时功率相等、相位呈90°递进。

所述四个单元槽天线6成两行两列分布于带槽地板3上，每个单元槽天线6上的一个方槽与相邻的一个单元槽天线6上的一个方槽相对，每个单元槽天线6上的另一个方槽与相邻的另一个单元槽天线6上的一个方槽相对，形成相对于天线中心旋转对称的结构。

所述带槽地板3的四周边缘的方形槽7为长方形，且位于边缘的中心位置。

所述每个方形槽7位于相邻的两个单元槽天线6的相对方槽之间。

所述尼龙柱4位于介质基板2的四个角上，用于支撑所述反射板5上方的介质基板2。

所述反射板5用于产生定向方向图。

本发明的原理是：用双馈的方式激励单元槽天线的两个正交模式，这两个正交模式电场方向相互垂直、相位差90°，从而产生圆极化；为提高天线增益，用四个单元槽天线构成2×2的天线阵列；阵列馈电网络采用串馈形式，用反射板实现方向图的定向性；在地板四周刻蚀了方形槽，用于改善阵列天线的增益特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：天线具有很宽的轴比带宽。同时，由于天线结构简单，仅由一块电路板、利用光刻工艺一次成型，不需要额外的组装，在保证工艺一致性的同时还大大降低了制作成本。

附图说明

图1为天线的分层结构图。

图2a为天线的俯视图，图2b为天线的侧视图。

图3为串馈网络(结构1)的结构图，并标注了尺寸。

图4为带槽地(结构3)的结构图，并标注了尺寸。

图5给出了天线测量所得S参数。

图6给出了天线的轴比和增益。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1、图2a和图2b所示，一种基于单片双面印刷电路板的宽带圆极化定向阵列天线，包括介质基板2、位于介质基板2正面的串馈网络1以及位于介质基板2反面的带槽地板3。其中，介质基板2材料为FR4，介电常数4.4，损耗正切值为0.02，板厚为1毫米。