阵列天线的制作方法

1.本发明涉及阵列天线领域，尤其涉及一种毫米波阵列贴片天线设计。


背景技术：

2.为达到降低阵列天线旁波瓣增益的效果，目前毫米波天线串联与毫米波天线并联的结构，分别采用改变天线辐射单元宽度比例或用改变功率分配比例的方式来降低旁波瓣(side lobes)，而这些比例需通过算法计算，才能使降低之后的旁波瓣(side lobes)符合预期，难以在不同部位微调以取得理想的效果。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的问题，本发明实施例公开了一种阵列天线，通过调整微带线馈入天线辐射单元的转接馈入区的长度，从而能够调整频宽及中心频率；并且能够调整天线辐射单元末端的接地微带线的长度，从而有效降低旁波瓣增益，此外还可以同时使用串联天线与并联天线，在微带线馈入天线辐射单元处的转接馈入区分别具有号角形状及凹槽形状，从而分别调整该转接馈入区的长度与宽度，以得到理想的频率与频宽。
4.一方面，本发明实施例提出的一种阵列天线，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；及至少一串联天线，位于该软性基板上，该串联天线以一微带线由相对应的该馈入点延伸串联多个天线辐射单元而形成，该串联天线中最远离该馈入点的天线辐射单元连接一接地微带线的一端，该接地微带线的另一端短路接地，该接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。
5.另一方面，本发明实施例提出的一种阵列天线，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；至少一分功器，位于该软性基板上，该分功器由该馈入点延伸并扩散出多个分支馈线；至少一并联天线，位于该软性基板上，该并联天线具有多个天线辐射单元，并分别以一微带线连接至相对应的分支馈线，该多个天线辐射单元末端分别连接一接地微带线的一端，各该接地微带线的另一端短路接地，该接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。
6.再一方面，本发明实施例提出的一种阵列天线，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；至少一分功器，位于该软性基板上，该分功器由该馈入点延伸并扩散出多个分支馈线；及至少一并联天线，位于该软性基板上，该并联天线具有多个天线辐射单元，并分别以一微带线连接至相对应的分支馈线，该多个微带线各自再延伸并分别串联多个天线辐射单元而形成一串联天线，形成该串联天线中最远离该馈入点的天线辐射单元末端连接一接地微带线的一端，该接地微带线的另一端短路接地，该多个接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。
7.进一步地，位于该串联天线的微带线在该串联天线的该天线辐射单元的馈入区域增加号角形的一转接馈入区，该多个转接馈入区的宽度大于位于该串联天线的该微带线的宽度。
8.进一步地，位于该并联天线的微带线在该并联天线的各该天线辐射单元的馈入区域的一转接馈入区呈凹槽形状。
9.进一步地，该转接馈入区的长度可调整以改变该阵列天线的频宽及中心频率。
10.进一步地，相邻两个天线辐射单元的中心之间具有一距离，该距离等于该阵列天线的中心频率的导波长度。
11.进一步地，该多个天线辐射单元在该微带线方向的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的二分之一。
12.进一步地，当两组阵列天线并用时，该两组阵列天线互相垂直。
13.进一步地，该多个微带线在各该天线辐射单元的馈入区域形成一转接馈入区，该多个转接馈入区的馈入长度部分或全部不相同。
14.由上可知，本发明上述技术特征可以具有如下一个或多个有益效果：本发明实施例在有限的贴片数目下，阵列天线的每个天线辐射单元馈入区域增加一号角形的转接馈入区，该号角形的转接馈入可以调整每个天线辐射单元的匹配状况使该阵列天线达到较佳的频率响应；再者，阵列天线末端增加一段接地微带线并短路接地，通过该末端天线辐射单元与短路接地的距离可调整阵列的匹配与最佳响应的中心频率，从而达到进一步降低旁波瓣增益的效果。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明第一实施例提供的一种串联天线的架构示意图；
17.图2是本发明第一实施例提供的号角形的转接馈入区的长度变化的频率响应图；
18.图3是图2中调整各转接馈入区的长度后的较佳频率响应图；
19.图4是本发明第一实施例提供的接地微带线短路接地/不接地设计的2d场型图；
20.图5是本发明第二实施例提供的一种并联天线的架构示意图；
21.图6是本发明第二实施例提供的接地微带线短路接地/不接地设计的2d场型图；
22.图7是本发明第三实施例提供的一种串并联天线的架构示意图；
23.图8是本发明第四实施例提供的一种天线的架构示意图。
24.主要组件符号说明：
25.1，1'，1”为软性基板；11，11'，11”为馈入点；2，2'为串联天线；3，3'，3”为微带线；31，31'，31”为转接馈入区；4，4'，4”为天线辐射单元；5，5'，5”为接地微带线；6，6'为分功器；7，7'为并联天线；l，l'为长度；s，s'，s”为距离；w，w'为宽度。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(例如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
30.请参照图1，其为本发明阵列天线的第一实施例，该阵列天线包括：一软性基板1及至少一串联天线2，该至少一串联天线2位于该软性基板1上。在本实施例中，该阵列天线为串联式型态。
31.该软性基板1由多个液晶高分子层(lcp)相互叠设而成，该软性基板1具有至少一馈入点11。在本实施例中，该多个液晶高分子层的数量为至少三层。
32.该至少一串联天线2位于该软性基板1上，该串联天线2以一微带线3由相对应的该馈入点11延伸串接多个天线辐射单元(antenna radiating unit)4而形成。在本实施例中，各该天线辐射单元4在该微带线3方向的长度例如为该阵列天线的中心频率的导波长度的二分之一(1/2λg)(
±
20％)，且相邻两个天线辐射单元4的中心之间具有一距离s，该距离s例如等于该阵列天线的中心频率的导波长度(λg)，该阵列天线的中心频率的导波长度可以为7.2mm。此外，各该天线辐射单元4为一矩形金属，但不以此为限，亦可以方型、圆型、椭圆形等其它形状。
33.该微带线3在各该天线辐射单元4的馈入区域增加呈号角形(horn shape)的一转接馈入区31，在该微带线3与各个天线辐射单元4金属连接处设立一与该微带线3宽度相等或不等的转接馈入区31。各该转接馈入区31的宽度w大于该微带线3的宽度，且各该转接馈入区31的长度l可以调整。在本实施例中，该长度l的调整长度介于-0.3mm至0.5mm。其中，该多数个长度l可以为全部相同、部分相同或全部不相同，该多个长度l的长度为负，表示该多个长度l缩短，该多个长度l的调整长度为正，表示该多个长度l增长。如此一来，通过调整该多个天线辐射单元4的转接馈入区31的宽度w或/及长度l，可以使该阵列天线的匹配和中心频率改变。
34.请参照图2及3，在本实施例中，当该阵列天线的多个天线辐射单元4的数量为四个时，该转接馈入区31的宽度w为1.26mm，该转接馈入区31的长度l由最邻近该馈入点11处依序为-0.3mm，-0.1mm，0.1mm、0.3mm及0.5mm。如此，该阵列天线可以得到最佳的频率回应，使该阵列天线的中心频率由24ghz转变成24.15ghz。
35.请参照图1及4，该串联天线2中最远离该馈入点11的天线辐射单元4末端连接一接地微带线5的一端，该接地微带线5的另一端短路接地，实施应用上，该接地微带线5可附带导通孔接地，达到短路作用。通过末端该天线辐射单元4与短路接地的距离可调整该阵列天线的匹配与最佳响应的中心频率，并且有降低旁波瓣增益的效果。在本实施例中，该接地微
带线5的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一(1/4λg)(
±
20％)。相较于已知的串联天线不具有该接地微带线的短路接地设计时，具有短路接地的该接地微带线5的阵列天线的中心频率(m1与m2)往低频移动2ghz，并使旁波瓣(m3与m4)降低了7.5841db。
36.请参照图5，其为本发明阵列天线的一第二实施例，该阵列天线包含：一软性基板1'、至少一分功器6及至少一并联天线7，该分功器6及该并联天线7位于该软性基板1'上。在本实施例中，该阵列天线为并联式型态。
37.该软性基板1'由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板1'具有至少一馈入点11'。在本实施例中，该多个液晶高分子层的数量为至少三层。
38.该分功器6位于该软性基板1'上，该分功器6由该馈入点11'延伸并扩散出多个分支馈线，图中说明例中，该分功器6为一微带一分四功分器，该分功器属于相关领域中的通常知识，在此不再赘述。
39.该并联天线7位于该软性基板1'上，该并联天线7包括多个并联的天线辐射单元4'，并分别以一微带线3'连接至相对应的该分功器6的分支馈线。在本实施例中，各该天线辐射单元4'在该微带线3'方向的长度可以为该阵列天线的中心频率的导波长度的二分之一(1/2λg)(
±
20％)；且相邻二个天线辐射单元4'的中心之间具有一距离s'，该距离s'例如等于该阵列天线的中心频率的导波长度(λg)。在本实施例中，该阵列天线的中心频率的导波长度可以为7.2mm。
40.另一方面，各该天线辐射单元4'为一矩形金属，但不以此为限，亦可以是其他材质，以及其他形状如方型、圆型、椭圆形等。该微带线3'于各该天线辐射单元4'的馈入区域形成的一转接馈入区31'为凹槽形状。
41.请一并参照图6，该多个天线辐射单元4'的末端分别连接一接地微带线5'的一端，该接地微带线5'的另一端短路接地，该接地微带线5'的长度系可以根据该阵列天线的中心频率的导波长度进行调整。在本实施例中，该接地微带线5'的长度例如为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一(1/4λg)(
±
20％)。相较于该并联天线7的天线辐射单元4'不具有该接地微带线5'的短路接地设计，具有短路接地的该接地微带线5'长度为0.25λg时，该阵列天线的中心频率往高频移动0.89ghz，并使旁波瓣降低了0.43～0.9db。
42.请参照图7，其系本发明阵列天线的一第三实施例，包含：一软性基板1”、一分功器6'及一并联天线7'，该一分功器6'及该并联天线7'，皆位于该软性基板1”上，在本实施例中，该阵列天线为串并联结合型态。
43.该软性基板1”由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板1”具有至少一馈入点11”，在本实施例中，该多个液晶高分子层的数量为至少三层。
44.该至少一分功器6'位于该软性基板1”上，该至少一分功器6'由该馈入点11”延伸并扩散出多个分支馈线。
45.该并联天线7'位于该软性基板1”上，该并联天线7'具有多个天线辐射单元4”，并分别以一微带线3”连接至相对应的该分功器6'的分支馈线。该多个微带线3”各自再延伸并分别串联多个天线辐射单元4”而形成一串联天线2'。
46.在本实施例中，该串联天线2'的天线辐射单元4”的长度例如为该阵列天线的中心频率的导波长度的二分之一(1/2λg)(
±
20％)，且相邻二天线辐射单元4”的中心之间具有一距离s”，该距离s”例如等于该阵列天线的中心频率的导波长度(λg)，该阵列天线的中心
频率的导波长度可以为7.2mm。另一方面，各该天线辐射单元4”为一矩形金属，但不以此为限，亦可以如方型、圆型、椭圆形等其他形状。
47.此外，位于该并联天线7'的该微带线3”，在各该天线辐射单元4”的馈入区域形成的一转接馈入区31”为呈凹槽形状。且位于该串联天线2'的该微带线3”，在其各该天线辐射单元4”的馈入区域形成的另一转接馈入31”呈号角形，且此号角形的转接馈入区31”的宽度w大于该微带线3”的宽度，以及该号角形的转接馈入31”的长度l'可以调整，且该多个长度l'的调整长度可以为全部相同、部分相同或全部不相同。
48.形成该串联天线2'的多个天线辐射单元4”中最远离该馈入点11”的天线辐射单元4”的末端连接一接地微带线5”的一端，该接地微带线5”的另一端短路接地，该接地微带线5”的长度系可以根据该阵列天线的中心频率的导波长度进行调整。在本实施例中，该接地微带线5”的长度例如为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一(1/4λg)(
±
20％)。
49.请参照图8，在本实施例中，该馈入点11”、该分功器6'及该并联天线7'的数量皆为两组，以形成两个群组串并联馈入式阵列天线，并分别作为一天线发射端及一天线接收端，该天线发射端与该天线接收端相互垂直摆放，可以降低传输线的长度，进而降低传输线上的损耗的作用。
50.承上所述，本发明的阵列天线，该接地微带线的另一端短路接地，且该接地微带线的长度例如等于该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一(1/4λg)。如此，本发明可以有效降低阵列天线的旁波瓣。
51.可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
52.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种阵列天线，其特征在于，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；及至少一串联天线，位于该软性基板上，该串联天线以一微带线由相对应的该馈入点延伸串联多个天线辐射单元而形成，该串联天线中最远离该馈入点的天线辐射单元连接一接地微带线的一端，该接地微带线的另一端短路接地，该接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。2.一种阵列天线，其特征在于，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；至少一分功器，位于该软性基板上，该分功器由该馈入点延伸并扩散出多个分支馈线；至少一并联天线，位于该软性基板上，该并联天线具有多个天线辐射单元，并分别以一微带线连接至相对应的分支馈线，该多个天线辐射单元末端分别连接一接地微带线的一端，各该接地微带线的另一端短路接地，该接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。3.一种阵列天线，其特征在于，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；至少一分功器，位于该软性基板上，该分功器由该馈入点延伸并扩散出多个分支馈线；及至少一并联天线，位于该软性基板上，该并联天线具有多个天线辐射单元，并分别以一微带线连接至相对应的分支馈线，该多个微带线各自再延伸并分别串联多个天线辐射单元而形成一串联天线，形成该串联天线中最远离该馈入点的天线辐射单元末端连接一接地微带线的一端，该接地微带线的另一端短路接地，该多个接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。4.如权利要求1或3所述的阵列天线，其特征在于，位于该串联天线的微带线在该串联天线的该天线辐射单元的馈入区域增加号角形的一转接馈入区，该多个转接馈入区的宽度大于位于该串联天线的该微带线的宽度。5.如权利要求2或3所述的阵列天线，其特征在于，位于该并联天线的微带线在该并联天线的各该天线辐射单元的馈入区域的一转接馈入区呈凹槽形状。6.如权利要求1至3中任一项所述的阵列天线，其特征在于，该转接馈入区的长度可调整以改变该阵列天线的频宽及中心频率。7.如权利要求1至3中任一项所述的阵列天线，其特征在于，相邻两个天线辐射单元的中心之间具有一距离，该距离等于该阵列天线的中心频率的导波长度。8.如权利要求1至3中任一项所述的阵列天线，其特征在于，该多个天线辐射单元在该微带线方向的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的二分之一。9.如权利要求1至3中任一项所述的阵列天线，其特征在于，当两组阵列天线并用时，该两组阵列天线互相垂直。10.如权利要求1至3中任一项所述的阵列天线，其特征在于，该多个微带线在各该天线辐射单元的馈入区域形成一转接馈入区，该多个转接馈入区的馈入长度部分或全部不相同。

技术总结
本发明实施例公开的一种阵列天线，包括：一软性基板，由多个液晶高分子层相互叠设而成，该软性基板具有至少一馈入点；及至少一串联天线，位于该软性基板上，该串联天线以一微带线由相对应的该馈入点延伸串联多个天线辐射单元而形成，该串联天线中最远离该馈入点的天线辐射单元连接一接地微带线的一端，该接地微带线的另一端短路接地，该接地微带线的长度为该阵列天线的中心频率的导波长度的四分之一。本发明实施例在阵列天线末端增加一段接地微带线并短路接地，通过该末端天线辐射单元与短路接地的距离可调整阵列的匹配与最佳响应的中心频率，从而达到进一步降低旁波瓣增益的效果。效果。效果。


技术研发人员：罗智阳 蔡梦华 李威霆 王信翔
受保护的技术使用者：特崴光波导股份有限公司
技术研发日：2022.10.09
技术公布日：2023/7/31