[发明专利]一种有源天线和制造方法

说明书

本发明公开一种有源天线及制造方法，解决现有天线成本高、功耗大的问题。一种有源天线，包含：相控阵天线、介质透镜；所述相控阵天线的天线阵列为微带电路，朝向所述介质透镜的一面设有微带振子辐射单元、另一面为金属地，水平方向微带振子数量为8～64、垂直方向微带振子数量为1～8，所述相控阵天线的波束至少在水平方向扫描；所述介质透镜在水平面实现波束锐化。所述方法用于制造所述有源天线。本发明实现了低功耗、低成本的5G通信毫米波相控阵天线。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种有源天线。

背景技术

随着5G毫米波通信和宽带低轨卫星通信的迅速崛起，毫米波有源天线开始了前所未有的发展，预计未来几年内将主宰市场。毫米波带来了大带宽和高速率，基于Sub-6GHz频段的4G LTE蜂窝系统可用使用的最大带宽是100MHz，数据速率不超过1Gbps；在毫米波频段，移动应用可用使用的最大带宽是400MHz，数据速率高达10Gbps甚至更多。传统基站可容纳两根到八根天线，而5G基站需要在“大规模MIMO”配置中排列64到数百根天线，以便提供必要的数据速率。

在5G通信中，有源相控阵天线的优点是使用微波集成的方法，将移相器、滤波器、衰减器、功放和低噪放等芯片集成，实现了设备的小型化、轻型化，波束指向精度较高和一定的波束旁瓣抑制能力；缺点是相控阵成本高，功耗大

发明内容

本发明提供一种有源天线和制造方法，解决现有天线成本高、功耗大的问题。

本发明实施例提供一种有源天线，包含：相控阵天线、介质透镜；所述相控阵天线的天线阵列为微带电路，朝向所述介质透镜的一面设有微带振子辐射单元、另一面为金属地，水平方向微带振子数量为8～64、垂直方向微带振子数量为1～8，所述相控阵天线的波束至少在水平方向扫描；所述介质透镜在水平面实现波束锐化。

优选地，所述介质透镜具有多层同心圆结构，各层材料的基材为介电常数为1～2的泡沫材料，每层厚度为1～3mm，每层材料表面分布有微扰材料。

优选地，所述介质透镜为介质圆柱透镜或介质球透镜。

优选地，所述相控阵天线的天线阵列为曲面排列的微带电路，曲面与所述介质透镜外表面平行，所述微带振子排列在所述介质透镜外围的等高线上。

优选地，每个微带振子为独立馈电的半波振子，沿水平方向单元间距最大值为0.6～0.65个波长，沿垂直方向单元间距最大值为0.85～0.9个波长。

进一步地，所述相控阵天线采用瓦片式封装结构，微带电路上包含馈电结构，与芯片层相连，芯片层包含CaAs或CaN放大电路、CMOS中频信道处理电路和射频处理电路，天线阵列、射频处理电路与中频信道处理电路封装在一起。

进一步地，还包含：带有介质外壳的安装体；所述相控阵天线的封装结构与所述介质透镜固定在所述安装体内部，通过同轴头馈线引出。

进一步地，所述介质圆柱透镜水平截面具有多层同心圆结构，等效介电常数从中心到表面在2.05～1.05之间渐变。

优选地，所述相控阵天线的天线阵列与所述介质透镜的距离，使天线增益最大。

优选地，所述相控阵天线的天线阵列包含沿圆周方向分布的多个子阵列，每个子阵列朝向透镜的轴心，每个子阵列包含多个微带振子单元。

本发明实施例还提供一种有源天线制造方法，用于制造所述有源天线，包含以下步骤：制造等效介电常数介质层；制造人工介质透镜；有源相控阵天线阵列和有源相控阵天线封装；最大辐射特性调整和整体安装。