[发明专利]无需馈电网络的多波束天线及其制造方法

说明书

本发明公开了一种无需馈电网络的多波束天线及其制造方法，多波束天线包括六边形的第一介质基板和第二介质基板、表面波波导、设置在第二介质基板的上表面的贴片阵列、设置在第二介质基板的下表面的金属地层，第一介质基板和第二介质基板的形状均为六边形，第一介质基板与第二介质基板全部重合地叠合在一起，第一介质基板的下表面与第二介质基板的上表面相对。本发明具有波束倾斜、带宽较宽、剖面低、增益高、多方向覆盖等优点，能够避免波束赋形网络带来的复杂度和额外的空间，从而具有较高的集成度。本发明广泛应用于无线通信技术领域。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种无需馈电网络的多波束天线及其制造方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，在有限的频谱资源内为更多的用户提供服务成为了必要的发展趋势。而多波束天线能够控制波束的偏转方向，在指定的通信方向上产生强波束，而在其他的干扰方向上产生弱波束。因此多波束天线在不同方向上产生的强波束能够提高系统的利用率和数据传输速率，增大系统容量和频谱利用率；同时，多波束天线在干扰方向上产生的弱波束能够改善多径衰落和多径干扰现象，从而提高通信系统的可靠性。传统的多波束天线通常都需要波束赋形网络对阵列天线进行馈电，常见的波束赋形网络有巴特勒矩阵网络、布拉斯矩阵网络、诺兰矩阵网络等，它们为阵列天线各个端口提供不同幅度和不同相位的信号，从而控制波束偏转。这些波束赋形网络通常设计较为复杂、尺寸庞大且引入额外的损耗，造成天线系统的整体尺寸增大、设计复杂度提升，在应用过程中会有诸多限制。因此寻找合适的馈电方式和天线辐射单元以摆脱波束赋形馈电网络具有重要的研究意义。

为了不使用波束赋形馈电网络，一些现有技术通过激励单臂螺旋天线或多臂螺旋天线也可实现多波束覆盖，但需要引入二极管来控制波束切换，从而引入了更多的损耗；另外一些设计通过激励方环天线或正方形贴片天线也能产生四个分别指向水平面内四个象限的波束，但波束数量较少覆盖范围有限。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种无需馈电网络的多波束天线及其制造方法。

一方面，本发明实施例包括一种无需馈电网络的多波束天线，包括：

第一介质基板；所述第一介质基板的形状为六边形；

表面波波导；所述表面波波导设置在所述第一介质基板的上表面；

第二介质基板；所述第二介质基板的形状为六边形；

贴片阵列；所述贴片阵列设置在所述第二介质基板的上表面；

金属地层；所述金属地层设置在所述第二介质基板的下表面；

所述第一介质基板与所述第二介质基板全部重合地叠合在一起，其中，所述第一介质基板的下表面与所述第二介质基板的上表面相对。

进一步地，所述表面波波导包括多个波导单元，各所述波导单元在所述第一介质基板的上表面周期分布。

进一步地，所述波导单元的形状为六边形或者六边形上的部分，其中，形状为六边形上的部分的所述波导单元设置在所述第一介质基板的上表面的边缘位置，形状为六边形的所述波导单元设置在所述第一介质基板的上表面的内部位置。

进一步地，所述贴片阵列包括多个形状全等的贴片辐射单元，各所述贴片辐射单元以所述第二介质基板的上表面的中心等角度间隔均匀分布。

进一步地，所述贴片辐射单元的形状是由一个等腰三角形和一个矩形组合成的图形，所述矩形的长边与所述等腰三角形的底边重合。

进一步地，所述第二介质基板上开有多个金属过孔，各金属过孔的延伸方向与所述第二介质基板的上表面垂直，每个所述金属过孔分别对应一个所述贴片辐射单元，所述金属过孔的一端与相应的所述贴片辐射单元连接，所述金属过孔的另一端在所述第二介质基板的下表面形成开孔，所述金属地层在所述开孔的周围部分缺失。