[发明专利]毫米波柔性天线阵

说明书

本发明公开了一种毫米波柔性天线阵，包括柔性介质基板、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列、馈电传输线和开设于柔性介质基板上的金属通孔；柔性介质基板包括顶层、底层和中间层，天线阵列设于柔性介质基板的顶层，由柔性介质基板底层的馈电传输线将信号通过金属通孔传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。本发明以柔性介质基板为基础进行设计，将所设计的天线阵印制于柔性介质基板的一面，将柔性材料与天线阵相结合，在保持了天线阵本身性能的前提下，提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备间共形的问题。本发明中的毫米波柔性天线阵可应用于可穿戴设备中。

技术领域

本发明涉及一种天线阵，特别是涉及一种毫米波柔性天线阵。

背景技术

作为无线通信系统的关键部件，无线电波的发射与接收都是依靠天线来完成的。在天线研究领域，天线与安装环境的共形一直都是研究的热点。随着可穿戴设备等新技术的发展，也越来越需要天线能与设备高度集成。另一方面，随着技术的进步和升级，通信系统也在朝着更高的工作频段甚至是毫米波波段发展，以获得更小的系统体积，更宽的工作带宽和更佳的系统性能。

柔性电子技术是一门新崛起的技术，将各器件制作在轻薄且可以任意弯曲拉伸的柔性基板上，构成柔性电路。柔性电子产品可任意弯曲拉伸的特点使其在可穿戴设备等系统中拥有广泛的应用。基于柔性介质基板的天线可以弯曲拉伸，大大地提高了天线与设备的集成度。因此，柔性天线具有广泛的市场发展前景。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种毫米波柔性天线阵，该毫米波天线阵结构重量轻、体积小、可弯曲，以便用于可穿戴设备等系统中。

技术方案：本发明的毫米波柔性天线阵，包括柔性介质基板、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列、馈电传输线和开设于柔性介质基板上的金属通孔；柔性介质基板包括顶层、底层和中间层，天线阵列设于柔性介质基板的顶层，由柔性介质基板底层的馈电传输线将信号通过金属通孔传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。

优选地，微带线通过间隔缝隙伸入所述贴片天线阵单元内部馈电，微带线做二阶阶跃阻抗变换以实现微带线与贴片天线阵单元间的阻抗匹配，能够为天线提供良好的驻波比。

优选地，为了能够减小天线的损耗。柔性介质基板的形状为矩形，其长度为20.0～28.0mm，宽度为12.0～20.0mm，厚度为0.060～0.070mm，柔性介质基板的介电常数为3.0～3.8，损耗角正切值为0.0024～0.0030。

优选地，所述天线阵列由八个贴片天线阵单元构成，共四行，每行设有两个贴片天线阵单元；即由2×4个贴片天线阵单元构成，能够增大天线的增益。

优选地，每个贴片天线阵单元的形状为矩形。

优选地，贴片天线阵单元的长度为4.0～4.6mm，宽度为3.2～3.8mm，天线阵单元馈电采用中心馈电，馈电点伸入贴片中，用阶跃阻抗结构进行天线阵单元的匹配，能够为天线提供良好的驻波比。

优选地，馈电间隔缝隙为0.08～0.12mm，微带线二阶阶跃阻抗变换的第一阶宽度为0.14～0.20mm，第二阶宽度为0.38～0.44mm。

其中，金属通孔的直径为0.56～0.64mm。

发明原理：本发明以柔性介质基板为基础进行设计，将所设计的天线阵印制于柔性介质基板的一面，将柔性材料与天线阵相结合，在保持了天线阵本身性能的前提下，提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备间共形的问题。