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申请/专利权人：苏州工业园区艺达精密机械有限公司

摘要：本发明公开了一种小型化强耦合天线，包括双极化天线单元，并排等距排列形成馈电阵列，所述双极化天线单元的中心在同一直线上；阵列介质板，对应的设于一所述双极化天线单元的上端，相邻的所述阵列介质板之间相互连接；阵列反射板，设于所述馈电阵列的下端；其中，相邻的所述双极化天线单元之间的具有间距S，该间距S的范围为：300mm‑360mm。

主权项：1.一种小型化强耦合天线，其特征在于，包括：双极化天线单元，并排等距排列形成馈电阵列，所述双极化天线单元的中心在同一直线上；阵列介质板，对应的设于一所述双极化天线单元的上端，所述阵列介质板之间并排布置，且相邻的所述阵列介质板角与角之间相互连接；阵列反射板，设于所述馈电阵列的下端；其中，相邻的所述双极化天线单元之间的具有间距S，该间距S的范围为：300mm-360mm；所述双极化天线单元包括：辐射贴片，贴附于所述阵列介质板下表面；两个馈电单元，两个所述馈电单元十字交叉设置于所述辐射贴片的下表面；所述馈电单元包括：谐振馈电环介质层，设有谐振馈电缝隙；S型馈电结构，组装于所述谐振馈电环介质层中；同轴电缆，所述同轴电缆的内芯连接于所述S型馈电结构，所述同轴电缆的金属屏蔽层固定于所述谐振馈电环介质层；电环支架，所述谐振馈电环介质层装配于所述电环支架上；所述谐振馈电环介质层与所述电环支架的连接处为支撑点；所述电环支架为“凹”字形结构，其中部为内凹的连接槽，两个所述双极化天线单元通过连接槽十字交叉连接；其中，S型馈电结构通过谐振馈电缝隙对所述谐振馈电环介质层耦合馈电，所述谐振馈电环介质层通过支撑点对辐射贴片馈电，从而产生辐射。

全文数据：一种小型化强耦合天线技术领域[0001]本发明涉及于无线通信领域，是涉及一种小型化强耦合天线，可以用于星载天线背景技术[0002]随着通信技术的发展，天线作为无线通信设备中至关重要的一部分，天线性能的优劣直接影响着整个通信系统的通信质量。由于双极化天线自身特有的优点，其既可S被用作基站天线，又可以通过加载支线耦合器或定向耦合器的方法，获得圆极化天线。本发明具有宽频带、结构简单、易加工等特点以及采用强耦合技术获得的低剖面，小型化°轻量化等优点，使得该天线成为了星载天线设计中的优选天线。7[0003]传统天线阵列阵元间距需满足^2sa〇条件，按照此阵元条件组阵，会造成传统天线阵列剖面高，体积大，同时会给星载天线设计安装带来了一定的难度。~发明内容[0004]本发明的目的是:提供一种小型化强耦合天线，与传统天线阵列尽量减少阵元间互耦不同，本发明是通过减小天线单元间距并对天线单元间距进行优化，合理的利用天线单元间的互耦产生的容抗，抵消了天线与反射板之间的感抗，改善了天线的阻抗匹配特性，展宽了天线的工作带宽，降低了天线阵列的剖面，从而实现了天线的小型化，轻量化。[0005]实现上述目的的技术方案是:一种小型化强耦合天线，包括双极化天线单元，并排等距排列形成馈电阵列，所述双极化天线单元的中心在同一直线上;阵列介质板，对应的设于一所述双极化天线单元的上端，相邻的所述阵列介质板之间相互连接;阵列反射板，设于所述馈电阵列的下端;其中，相邻的所述双极化天线单元之间的具有间距S，该间距S的范围为:300mm-360nim。[0006]所述双极化天线单元包括辐射贴片，贴附于所述阵列介质板下表面;两个馈电单元，两个所述馈电单元十字交叉设置于所述辐射贴片的下表面。[0007]所述馈电单元包括谐振馈电环介质层，设有谐振馈电缝隙；s型馈电结构，组装于所述谐振馈电环介质层中；同轴电缆，所述同轴电缆的内芯连接于所述s型馈电结构，所述同轴电缆的金属屏蔽层固定于所述谐振馈电环介质层；电环支架，所述谐振馈电环介质层装配与所述电环支架上;所述谐振馈电环介质层与所述电环支架的连接处为支撑点；所述电环支架为“凹”字形结构，其中部为内凹的连接槽，两个所述双极化天线单元通过连接槽十字交叉连接;其中，s型馈电结构通过谐振馈电缝隙对所述谐振馈电环介质层耦合馈电，所述谐振馈电环介质层通过支撑点对辐射贴片馈电，从而产生辐射。[0008]所述S型馈电结构包括S型馈电电路，其一端通过末端支节组装于所述谐振馈电环介质层的一侧边，另一端通过末端支节组装于所述谐振馈电环介质层的另一侧边;其中，所述末端支节位于所述谐振馈电缝隙的上侧或下侧;其中，所述S型馈电电路的本体沿所述谐振馈电环介质层的层面布置;焊盘，所述S型馈电电路的本体通过焊盘固定于所述谐振馈电环介质层。[0009]所述末端支节调节式组装于所述谐振馈电环介质层。[0010]所述谐振馈电环介质层为聚四氟乙烯层。[0011]所述辐射贴片具有宽度Wa，所述宽度Wa的范围为〇.2仇〜0.28k，k为工作频段的最低工作频率。[0012]所述阵列介质板与所述阵列反射板之间具有一间距H;该间距〇i的范围为0.11入L〜〇.15AL，k为工作频段的最低工作频率。[0013]所述阵列介质板为聚四氟乙烯板。[0014]所述阵列反射板为金属板。[0015]本发明的优点是:本发明的小型化强耦合天线，利用S型微带馈线耦合馈电，通过调节S型馈电结构的各末端支节，可以获得较好的匹配特性。引入了谐振环馈电技术，该谐振馈电环介质层既可以作为S型微带馈线的底板，又可以作为辐射贴片的馈电结构，从而改善了天线工作频带内的匹配特性，获得了较宽的工作带宽。采用了减小天线单元间距以增加互耦强度的强耦合技术，该技术的应用，有效的改善了天线阻抗匹配，减小了天线尺寸，从而获得一款小型化的天线阵列。具有体积小、结构简单，加工容易，成本低廉等特点。附图说明[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。[0017]图1是本发明面阵的馈电阵列的正面结构示意图。[0018]图2是本发明面阵的馈电阵列的顶面结构示意图。[0019]图3是本发明面阵的馈电阵列的底面结构示意图。[0020]图4是本发明的双极化天线单元的整体结构图。[0021]图5是本发明的馈电单元的结构示意图。[0022]图6是本发明天线单元的端口回波损耗。[0023]图7是本发明天线单元的端口隔离度。[0024]图8是本发明天线单元在430MHz的水平面方向图。[0025]图9是本发明天线单元在430MHz的垂直面方向图。[0026]图10、图12是本发明线阵+45°极化天线阵列端口的有源驻波。[0027]图11、图13是本发明线阵的+45°极化天线每列单元在430MHz处的方向图。其中，[0028]1双极化天线单元；2阵列介质板；[0029]3阵列反射板；11辐射贴片；[0030]12馈电单元；121谐振馈电环介质层；[0031]122S型馈电结构；123电环支架；[0032]1211谐振馈电缝隙；1221S型馈电电路；[0033]1222焊盘；1223末端支节。具体实施方式[0034]以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。[0035]实施例，如图1至图3所示，一种小型化强耦合天线，包括双极化天线单元1、阵列介质板2、阵列反射板3。[0036]本实施例中，所述双极化天线单元1并排等距排列形成馈电阵列，所述双极化天线单元1的中心在同一直线上。其中，相邻的所述双极化天线单元1之间的具有间距S，该间距⑸的范围为:300mm-360mm。优选为330mm。[0037]本实施例中，双极化天线单元1的数目为8个，并排排列，形成1*8的线性阵列。通过间距S控制双极化天线单元1之间的互耦强度，利用双极化天线单元1之间的互耦响应形成的容抗抵消双极化天线单元1与阵列反射板3之间的感抗，从而提高了天线端口的阻抗匹配性能，展宽了天线带宽，通过降低天线剖面高度和减小阵元间距实现基站天线阵列的小型化。[0038]如图4所示，本实施例中，所述双极化天线单元1包括辐射贴片11、两个馈电单元12。所述辐射贴片11贴附于所述阵列介质板2下表面;两个所述馈电单元12十字交叉设置于所述辐射贴片11的下表面。具体设计时:将两个馈电单元12成十字交叉设置后，将相对于水平纵向旋转45°，形成±45°的双极化馈电结构。所述馈电单元12连接于所述辐射贴片11。t〇〇39]本实施例中，所述辐射贴片11具有宽度Wa，所述宽度Wa的范围为0.24AL〜0.28Al，AL为工作频段的最低工作频率。[0040]如图5所示，本实施例中，所述馈电单元12包括谐振馈电环介质层121、S型馈电结构122、电环支架123、同轴电缆。具体的，电环支架123。[0041]具体的，所述电环支架123为“凹”字形结构，其中部为内凹的连接槽，两个所述双极化天线单元1通过连接槽十字交叉连接;谐振馈电环介质层121分布于“凹”字形结构中，振馈电环介质层与电环支架123的连接处为支撑点。所述谐振馈电环介质层121通过电环支架123连接于福射贴片11。[0042]所述谐振馈电环介质层121设有谐振馈电缝隙1211，该谐振馈电缝隙1211设于“凹”字形结构的左右对称的两侧。所述谐振馈电环介质层121为聚四氟乙烯层，其厚度为1.2mm，介电常数为2.2。谐振馈电环介质层121既可以通过谐振馈电缝隙1211的耦合馈电展宽带宽，又可以通过电环支架123的短路连接降低天线剖面。[0043]所述S型馈电结构122组装于所述谐振馈电环介质层121中。具体的，所述S型馈电结构122包括S型馈电电路1221、焊盘1222。其中，所述S型馈电电路1221的一端通过末端支节1223组装于所述谐振馈电环介质层121的一侧边，另一端通过末端支节1223组装于所述谐振馈电环介质层121的另一侧边;其中，所述末端支节1223位于所述谐振馈电缝隙1211的上侧或下侧;其中，所述S型馈电电路1221的本体沿所述谐振馈电环介质层121的层面布置；所述S型馈电电路1221的本体通过焊盘1222固定于所述谐振馈电环介质层121。[0044]本实施例中，所述末端支节1223调节式组装于所述谐振馈电环介质层121。通过调节末端支节1223来获得较好的匹配特性。[0045]本实施例中，所述同轴电缆的内芯连接于所述S型馈电结构122,所述同轴电缆的金属屏蔽层固定于所述谐振馈电环介质层121。[0046]其中，S型馈电结构122通过谐振馈电缝隙1211对所述谐振馈电环介质层121耦合馈电，所述谐振馈电环介质层121通过支撑点对辐射贴片11馈电，从而产生辐射。[0047]本实施例中，所述阵列介质板2对应的设于一所述双极化天线单元1的上端，相邻的所述阵列介质板2之间相互连接;所述阵列介质板2为方形的聚四氟乙烯板，其厚度为1.2mm，介电常数为2.2。[0048]本实施例中，所述阵列反射板3设于所述馈电阵列的下端;所述阵列介质板2与所述阵列反射板3之间具有一间距H;该间距〇1的范围为0.1UL〜〇.15AL，AL为工作频段的最低工作频率。一般的该间距⑻为110mm。所述阵列反射板3为金属板，其厚度为2_。[0049]参照图6,以小于|Sn|-10dB为标准，实施方式中所选的双极化天线单元1工作频段为320MHz〜580MHz，相对带宽为57.8%。[0050]参照图7,实施方式中所选取的天线单元的双端口隔离度在整个工作频段320MHz〜580MHz内均高于55dB，表明两个端口之间有较高的隔离度，保证两个端口工作时的互不干扰。[0051]参照图8与图9,为实施方式中所选取的天线单元在430MHz处水平面的远场辐射方向图，从图中看出的最大辐射方向在与反射板的垂直方向，交叉极化低于主极化至少38dB，表明天线极化单元具有较低的交叉极化。[0052]参照图10、图12,为实施方式中天线阵列端口的有源回波损耗曲线，可以看出每列端口的有源回波损耗在320MHz〜580MHZGHZ频段内都基本小于-10dB，部分端口在高频处略高于-10dB，但不影响天线阵列的电性能。[0053]参照图11、图13,为实施方式中天线阵列430MHz处的方向图，从图中可以看出天线阵列最大增益均大于15•7dBi，水平3dB波瓣宽度为68•5度，垂直3dB波瓣宽度12.8度。同时最大辐射方向始在与反射板垂直的方向，没有任何偏离，前后比大约为16dB。[0054]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种小型化强耦合天线，其特征在于，包括双极化天线单元，并排等距排列形成馈电阵列，所述双极化天线单元的中心在同一直线上；阵列介质板，对应的设于一所述双极化天线单元的上端，相邻的所述阵列介质板之间相互连接；阵列反射板，设于所述馈电阵列的下端；其中，相邻的所述双极化天线单元之间的具有间距（S，该间距⑸的范围为：300mm-360mm〇2.根据权利要求1所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述双极化天线单元包括辐射贴片，贴附于所述阵列介质板下表面；两个馈电单元，两个所述馈电单元十字交叉设置于所述辐射贴片的下表面。3.根据权利要求2所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述馈电单元包括谐振馈电环介质层，设有谐振馈电缝隙；S型馈电结构，组装于所述谐振馈电环介质层中；同轴电缆，所述同轴电缆的内芯连接于所述S型馈电结构，所述同轴电缆的金属屏蔽层固定于所述谐振馈电环介质层；电环支架，所述谐振馈电环介质层装配与所述电环支架上；所述谐振馈电环介质层与所述电环支架的连接处为支撑点；所述电环支架为“凹”字形结构，其中部为内凹的连接槽，两个所述双极化天线单元通过连接槽十字交叉连接；其中，S型馈电结构通过谐振馈电缝隙对所述谐振馈电环介质层耦合馈电，所述谐振馈电环介质层通过支撑点对辐射贴片馈电，从而产生辐射。4.根据权利要求3所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述S型馈电结构包括S型馈电电路，其一端通过末端支节组装于所述谐振馈电环介质层的一侧边，另一端通过末端支节组装于所述谐振馈电环介质层的另一侧边；其中，所述末端支节位于所述谐振馈电缝隙的上侧或下侧；其中，所述S型馈电电路的本体沿所述谐振馈电环介质层的层面布置；焊盘，所述S型馈电电路的本体通过焊盘固定于所述谐振馈电环介质层。5.根据权利要求4所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述末端支节调节式组装于所述谐振馈电环介质层。6.根据权利要求3所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述谐振馈电环介质层为聚四氟乙烯层。7.根据权利要求2所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述辐射贴片具有宽度Wa，所述宽度Wa的范围为〇_24AL〜〇.28AL，AL为工作频段的最低工作频率。8.根据权利要求1所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述阵列介质板与所述阵列反射板之间具有一间距H;该间距01的范围为0•IUl〜0•15AL，AL为工作频段的最低工作频率。9.根据权利要求1所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述阵列介质板为聚四氟乙烯板。10.根据权利要求1所述的小型化强耦合天线，其特征在于，所述阵列反射板为金属板。

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