專利名稱：雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷偶極子天線，具體涉及一種雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶 極子陣列天線，具有較寬的阻抗帶寬，并可保持偶極子輻射單元的H面全向輻射特性。
背景技術：
近年來，無線通信技術得到了快速發展并獲得了廣泛應用。各種不同用途的無線 通信系統不斷出現，不同的通信系統一般具有不同的工作頻率，對天線的輻射形式，增益都 有著不同的要求，并且希望設計出低成本、易制作的天線。印刷偶極子天線是常見的平面天 線，較易實現與其它微波射頻電路的共面。并且偶極子輻射單元具有H面全向輻射的特性。 但是單個偶極子單元輻射增益較低。將印刷偶極子單元組陣，可以獲得比單個印刷偶極子 更高的增益，但是陣列天線的饋電網絡，產生一定輻射，并會對輻射單元的輻射方向圖產生 一定反射，影響天線的H面全向輻射特性，另外饋電網絡的帶寬限制可能是整個陣列天線 阻抗帶寬受限。

發明內容
發明目的本發明的目的在于提供一種結構簡單、適用性廣、易于加工的雙節阻抗 變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線。技術方案本發明所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線采用雙節 阻抗變換器為陣列中的偶極子饋電，以擴展陣列天線的工作帶寬；通過一定的陣子排列方 式，保持陣列天線的H面全向輻射特性。具體結構為四個偶極子組成陣列天線，采用功率 分配器為它們進行等幅同相的平衡饋電，考慮到偶極子單元需要平衡饋電，這里的功率分 配器采用微帶與雙線相結合的形式；輸入信號端為微帶電路，通過微帶功率分配電路，將輸 入信號一分為二 ；再采用微帶漸變線，將微帶線變為印刷平衡雙線；在平衡雙線端口，通過 印刷平衡雙線形式的功率分配器獲得印刷平衡雙線一分二電路，將饋電網絡分為四路印刷 平衡雙線，為四個偶極子單元饋電；在偶極子單元和平衡雙線之間設置有雙節阻抗變化器， 雙節阻抗變換器一端連接功率分配器的雙線出口，一端為偶極子輻射單元饋電。所述雙節阻抗變化器為印刷平衡雙線形式。所述雙節阻抗變化器每節長度為四分之一個波長。四個偶極子的排列要考慮整個陣列天線的H面全向輻射特性。第一和第四個偶極 子排列在饋電網絡一側為一組，中間兩個偶極子排列在饋電網絡另一側為另一組。考慮到 H面的全向輻射特性和布局的緊湊，中間與兩側兩組偶極子的間距應盡量小，所以雙節阻抗 變化器進行了拐彎布局。相鄰偶極子之間的中心間距為二分之一個波長，兩組偶極子的間 距為十分之一個波長。四個偶極子以及它們的饋電電路，以微帶電路中的微帶饋線為中心線對稱分布。所述微帶電路采用標準的50歐姆微帶線。整個天線通過平面電路工藝制作在介質基片上，所述介質基片為厚度為1mm、介電
3常數為2. 65的玻璃纖維-聚四氟乙烯雙面敷銅板。本發明與現有技術相比，其有益效果是1、本發明四路平衡雙線的端口可以直接 為偶極子單元饋電，這樣的功率分配器帶寬較窄，在平衡雙線端口后接上雙節阻抗變換器 為偶極子單元饋電，可以有效增加陣列天線的阻抗帶寬；(2)兩側偶極子單元和中間偶極 子單元分別位于饋電網絡的不同兩側，并且兩組輻射單元的間距大約十分之一個波長，非 常緊湊，可以很好地保持陣列天線的H面全向輻射特性；(3)天線結構利非常緊湊、結構簡 單、易于加工制造。


圖1陣列天線結構示意圖；圖2雙節阻抗變換器詳細圖，為實施例1的實際天線結構及尺寸，其中，MSW = 2. 7mm, Wl = 1. 4mm, W2 = 3. 6mm, W3 = 1. lmm, W4 = 6mm, Ll = 104. 85mm, L2 = 3. 8mm, L3 =62mm, L4 = 5mm, L5 = 12mm, L6 = 71. 5mm, L7 = 10mm, L = 166. 2, W = 5mm, S = 3. 8mm ；圖3陣列天線饋電端口反射系數；圖4(a)為陣列天線E面輻射方向圖；圖4(b)陣列天線H面輻射方向圖。
具體實施例方式下面結合附圖，通過實施例對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護 范圍不局限于所述實施例。實施例如圖1所示雙節阻抗變換器饋電的寬帶偶極子陣列天線，陣列天線由四 個偶極子輻射單元1組成，它以微帶饋線2為中心線對稱分布，饋電網絡也以微帶饋線2為 中心線對稱分布。在饋電位置，使用的是微帶結構，標準的50歐姆微帶饋線，接著采用微帶 一分二電路，將饋電網絡分為兩路；然后采用微帶漸變線3，將微帶線變為印刷平衡雙線； 在雙線端口 4，又采用印刷平衡雙線一分二電路，將饋電網絡分為四路印刷平衡雙線，為四 個偶極子輻射單元1饋電。在偶極子輻射單元1和平衡雙線之間設計了一個雙節阻抗變化 器5，每節長度大約為四分之一個波長。此雙節阻抗變換器5是雙線形式。考慮到布局的緊 湊，以及中間與兩側兩組振子的間距應盡量小，所以對雙節阻抗變化器進行了拐彎布局。四 個偶極子的排列如圖所示，第一和第四個偶極子排列在饋電網絡一側為一組，中間兩個偶 極子排列在饋電網絡另一側。相鄰偶極子之間的中心間距大約為二分之一個波長，兩組偶 極子的間距大約為十分之一個波長。圖2中給出了偶極子單元、功率分配器和雙節阻抗變換器的詳細尺寸，此陣列天 線中心工作頻率為750MHz，雙節阻抗變換器一端連接功率分配器的雙線出口，一端為偶極 子輻射單元饋電。整個天線包括輻射振子和饋線網絡采用平面電路工藝制作在介質基片 上。實例中介質基片采用了厚度為Imm的介電常數為2. 65的玻璃纖維-聚四氟乙烯雙面 敷銅板。整個天線的尺寸為700mm*45mm。如上所述，盡管參照特定的優選實施例已經表示和表述了本發明，但其不得解釋 為對本發明自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本發明的精神和范圍前提下，可對 其在形式上和細節上作出各種變化。
權利要求
一種雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在于包括四個偶極子單元；輸入信號端為微帶電路，通過微帶功率分配電路，將輸入信號一分為二；再采用微帶漸變線，將微帶線變為印刷平衡雙線；在平衡雙線端口，通過印刷平衡雙線形式的功率分配器獲得印刷平衡雙線一分二電路，將饋電網絡分為四路印刷平衡雙線，為四個偶極子單元饋電；在偶極子單元和平衡雙線之間設置有雙節阻抗變化器，雙節阻抗變換器一端連接功率分配器的雙線出口，一端為偶極子輻射單元饋電。
2.根據權利要求1所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于所述雙節阻抗變化器為印刷平衡雙線形式。
3.根據權利要求1所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于所述雙節阻抗變化器每節長度為四分之一個波長。
4.根據權利要求1所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于第一和第四個偶極子排列在饋電網絡一側為一組，中間兩個偶極子排列在饋電網絡另 一側為另一組，對雙節阻抗變化器進行了拐彎布局，兩組偶極子的間距為十分之一個波長。
5.根據權利要求4所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于相鄰偶極子之間的中心間距為二分之一個波長。
6.根據權利要求4或5所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征 在于四個偶極子以及它們的饋電電路，以微帶電路中的微帶饋線為中心線對稱分布。
7.根據權利要求1所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于所述微帶電路采用標準的50歐姆微帶線。
8.根據權利要求1所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于整個天線通過平面電路工藝制作在介質基片上。
9.根據權利要求8所述的雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，其特征在 于所述介質基片為厚度為1mm、介電常數為2. 65的玻璃纖維-聚四氟乙烯雙面敷銅板。
全文摘要
本發明公開一種雙節阻抗變換器饋電全向寬帶偶極子陣列天線，包括四個偶極子單元；輸入信號端為微帶電路，通過微帶功率分配電路，將輸入信號一分為二；再采用微帶漸變線，將微帶線變為印刷平衡雙線；在平衡雙線端口，通過印刷平衡雙線形式的功率分配器獲得印刷平衡雙線一分二電路，將饋電網絡分為四路印刷平衡雙線，為四個偶極子單元饋電；在偶極子單元和平衡雙線之間設置有雙節阻抗變化器，雙節阻抗變換器一端連接功率分配器的雙線出口，一端為偶極子輻射單元饋電。本發明四路平衡雙線的端口可以直接為偶極子單元饋電，這樣的功率分配器帶寬較窄，在平衡雙線端口后接上雙節阻抗變換器為偶極子單元饋電，可以有效增加陣列天線的阻抗帶寬。
文檔編號H01Q1/38GK101997170SQ20101055615
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月24日 優先權日2010年11月24日
發明者余晨, 朱曉維, 洪偉, 蒯振起 申請人:東南大學