[发明专利]一种具有稳定波束宽度和低副瓣的宽带天线阵列馈电网络

说明书

本发明公开了一种具有稳定波束宽度和低副瓣的宽带天线阵列馈电网络，包括从上往下排布的第一、二、三介质基板，第一介质基板上表面和第三介质基板下表面设有地板，第一介质基板下表面和第三介质基板上表面分别设有第一、二导体层，第一、二导体层上的一部分微带传输线均形成为移相器，第一导体层上的一部分微带传输线形成为功分器，第一、二导体层上的其余微带传输线与第二介质基板一起构成有两个频率选择电路，第一导体层连接有输入端口和第三输出端口，第二导体层连接有第一、二、四、五输出端口。本发明实现了辐射波束具有低副瓣的特点，实现很好的带宽特性，辐射方向稳定，具有设计简单、性能稳定、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及天线馈电的技术领域，尤其是指一种具有稳定波束宽度和低副瓣的宽带天线阵列馈电网络。

背景技术

由于近年来无线通信的高速发展，无论是4G技术的普及、物联网的火热还是5G的即将到来，都标志着无线技术又将迎来一个蓬勃发展的高峰期。另一方面，随着电子信息的迅猛发展，人们对于通信质量的要求越来越高，例如较高的频带宽度、较窄且恒定的波束宽度以及较低的副瓣辐射。目前解决这些问题的技术主要是研制各种性能的天线以及天线的馈电网络，因此天线馈电网络的研究成为近年来的热点之一。

目前实现宽频带比较常用也比较方便的方法是利用具有宽频带特性的器件如3dB耦合器和功分器等；而实现天线阵列较低的副瓣辐射常用的方法为使输出端口的幅度呈锥形分布，中间较高而两边较低。

2016年，Krzysztof Wincza等人在IEEE Transactions On Antenna andPropagation上发表题为Broadband Scalable Antenna Arrays With ConstantBeamwidths Fed by Frequency-Selective Networks，采用三层层叠结构，实现了具有宽频带的3dB耦合器，利用一个在f₀到2f₀之间有频率选择特性的电路，构成一个具有稳定波束宽度的宽带馈电网络，但是该结构的副瓣辐射比较高，特别是在低频和高频时。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种具有稳定波束宽度和低副瓣的宽带天线阵列馈电网络，该馈电网络采用的是在输入端应用不等功分器来实现5个输出端口之间的锥形幅度分布，从而实现了辐射波束具有低副瓣的特点，实现很好的带宽特性，辐射方向稳定，具有设计简单、性能稳定、成本低等优点。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种具有稳定波束宽度和低副瓣的宽带天线阵列馈电网络，包括有彼此平行且从上往下排布的三个介质基板，分别为第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板，所述第一介质基板的上表面形成有第一地板，其下表面形成有第一导体层，所述第三介质基板的上表面形成有第二导体层，其下表面形成有第二地板，所述第一导体层和第二导体层上的一部分微带传输线均形成为移相器，所述第一导体层上的一部分微带传输线形成为功分器，所述第一导体层和第二导体层上的其余微带传输线与夹在中间的第二介质基板一起构成有两个相互对称的频率选择电路，所述第一导体层连接有输入端口和第三输出端口，所述第二导体层连接有第一输出端口、第二输出端口、第四输出端口和第五输出端口，且所有输出端口在不同的频率具有不同的信号分布，以获得更宽的工作频段以及稳定的辐射波束。

进一步，所述功分器为十字形结构，信号从输入端口输入时，两边输出端口的功率相同，且中间输出端口的功率为两边输出功率之和。

进一步，所述频率选择电路由两个3‐dB定向耦合器和两个低通滤波器组成，其中，两个低通滤波器位于两个3‐dB定向耦合器之间，并分别与该两个3‐dB定向耦合器连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本馈电网络实现了在宽频带内具有稳定的辐射波束宽度和低旁瓣，并且通带内阻抗匹配良好。