一种微带天线阵
阅读：61发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种微带天线阵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 实施例 公开了一种微带天线阵，包括 功率分配器 和多个微带天线，功率分配器包括一个输入端和多个输出端，功率分配器用于将输入端输入的一路输入 信号 通过多个输出端分成多路 输出信号 ，每个输出端用于连接一个微带天线。而多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，这样，便可以将多个微带天线分别与对应的输出端连接。由于每个微带天线具有各自的 辐射 方向，通常情况下，该辐射方向为微带天线的 正面 所面向的方向，与传统方式相比，当多个微带天线与多个输出端分别连接后，多个微带天线的辐射方向互相远离，从而使得微带天线阵的辐射方向不仅仅是微带天线的正面所面向的方向，还包括其他方向，从而扩大了微带天线阵的辐射 覆盖 范围、提高增益。，下面是一种微带天线阵专利的具体信息内容。
1.一种微带天线阵，其特征在于，所述微带天线阵包括功率分配器和多个微带天线：
所述功率分配器包括一个输入端和多个输出端，所述功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过所述多个输出端分成多路输出信号，每个输出端用于连接一个微带天线；
所述多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，所述多个微带天线分别与对应的输出端连接，所述多个微带天线与所述多个输出端分别连接后，所述多个微带天线的辐射方向互相远离。
2.根据权利要求1所述的微带天线阵，其特征在于，所述功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过所述多个输出端等分成多路输出信号。
3.根据权利要求1所述的微带天线阵，其特征在于，所述功率分配器为一分二功率分配器，所述多个输出端为两个输出端，所述多个微带天线为两个微带天线。
4.根据权利要求3所述的微带天线阵，其特征在于，以辐射方向为微带天线的正面，两个微带天线背对放置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的微带天线阵，其特征在于，微带天线由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片所构成。
6.根据权利要求5任一项所述的微带天线阵，其特征在于，所述多个微带天线的辐射贴片的形状包括矩形、圆形、环形中一种或多种组合。
7.根据权利要求1-4任一项所述的微带天线阵，其特征在于，所述多个微带天线分别与对应的输出端连接的连接方式为焊接。
8.根据权利要求1-4任一项所述的微带天线阵，其特征在于，所述微带天线阵还包括接插器，所述接插器是所述微带天线阵与车辆上的发射机或接收机连接的接头。
9.根据权利要求1-4任一项所述的微带天线阵，其特征在于，所述微带天线阵的辐射频率为5.855GHZ-5.925GHZ。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有权利要求1-9中任一项所述的微带天线阵。
一种微带天线阵
技术领域
[0001] 本申请涉及天线设计领域，尤其涉及一种微带天线阵。
背景技术
[0002] 自动驾驶汽车和互联汽车的出现对无线连接测试领域提出了更高要求，尤其是汽车产业正在推行的汽车到万物(vehicle to everything，简称V2X)技术。这项前沿技术将允许车辆之间实现互通，且掌握周边真实的路况，从而确保最佳的行车安全。如何在自动驾驶汽车投放市场之前确保V2X技术绝对可靠，是一个至关重要的问题。
[0003] 车载天线位于无线通信系统的最前端，作为无线通信系统的“耳目”，用于接收和传递信号，从而实现车辆与万物的通信。因此，车载天线性能的优劣会直接影响整个无线通信系统对信号的处理能力和系统的可靠性。
[0006] 本申请实施例公开了如下技术方案：
[0007] 第一方面，本申请实施例提供了一种微带天线阵，所述微带天线阵包括功率分配器和多个微带天线：
[0009] 所述多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，所述多个微带天线分别与对应的输出端连接，所述多个微带天线与所述多个输出端分别连接后，所述多个微带天线的辐射方向互相远离。
[0010] 可选的，所述功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过所述多个输出端等分成多路输出信号。
[0011] 可选的，所述功率分配器为一分二功率分配器，所述多个输出端为两个输出端，所述多个微带天线为两个微带天线。
[0012] 可选的，以辐射方向为微带天线的正面，两个微带天线背对放置。
[0013] 可选的，微带天线由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片所构成。
[0014] 可选的，所述多个微带天线的辐射贴片的形状包括矩形、圆形、环形中一种或多种组合。
[0015] 可选的，所述多个微带天线分别与对应的输出端连接的连接方式为焊接。
[0016] 可选的，所述微带天线阵还包括接插器，所述接插器是所述微带天线阵与车辆上的发射机或接收机连接的接头。
[0017] 可选的，所述微带天线阵的辐射频率为5.855GHZ-5.925GHZ。
[0018] 第二方面，本申请实施例提供了一种车辆，所述车辆安装有第一方面中任一项所述的微带天线阵。
[0019] 由上述技术方案可以看出，微带天线阵包括功率分配器和多个微带天线，功率分配器包括一个输入端和多个输出端，功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过多个输出端分成多路输出信号，每个输出端用于连接一个微带天线。而多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，这样，便可以将多个微带天线分别与对应的输出端连接。由于每个微带天线具有各自的辐射方向，通常情况下，该辐射方向为微带天线的正面所面向的方向，与传统方式相比，微带天线阵中，当多个微带天线与多个输出端分别连接后，多个微带天线的辐射方向互相远离，从而使得微带天线阵的辐射方向不仅仅是微带天线的正面所面向的方向，还包括其他方向，从而扩大了微带天线阵的辐射覆盖范围、提高增益。附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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它的附图。
[0021] 图1为本申请实施例提供的一种微带天线阵的结构图；
[0022] 图2为本申请实施例提供的一种Wilkinson功分器的结构图；
[0023] 图3为本申请实施例提供的一种微带天线的结构图；
[0024] 图4为本申请实施例提供的一种侧向馈电的矩形微带贴片的微带天线结构图；
[0025] 图5为本申请实施例提供的一种微带天线阵的结构图；
[0026] 图6为本申请实施例提供的功率分配器和两个微带天线的实物示例图；
[0027] 图7为本申请实施例提供的一种微带天线阵的实物示例图。
具体实施方式
[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0029] 微带天线的辐射主体在微带天线的正面，背面的增益很差，例如，正对微带天线正面可以接收最小1w的信号，而背对的只能接收到最小64w信号或是更高的信号。这样，当车辆上安装有微带天线时，微带天线的正面可以很好的接收或发射信号，而背面的通信质量较差。
[0030] 假设，微带天线的正面与车辆的前进方向相同，那么，微带天线基本上覆盖车辆前方180度范围内的信号，而对于车辆后方180度范围内的信号难以覆盖，从而影响整个无线通信系统对信号的处理能力和系统的可靠性，进而影响V2X技术的可靠性。
[0031] 为此，本申请实施例提供一种微带天线阵，微带天线阵包括功率分配器和多个微带天线，功率分配器包括一个输入端和多个输出端，功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过多个输出端分成多路输出信号，每个输出端用于连接一个微带天线。而多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，这样，便可以将多个微带天线分别与对应的输出端连接。由于每个微带天线具有各自的辐射方向，通常情况下，该辐射方向为微带天线的正面所面向的方向，与传统方式相比，微带天线阵中，当多个微带天线与多个输出端分别连接后，多个微带天线的辐射方向互相远离，从而使得微带天线阵的辐射方向不仅仅是微带天线的正面所面向的方向，还包括其他方向，从而扩大了微带天线阵的辐射覆盖范围、提高增益。
[0032] 接下来，将结合附图对本申请实施例提供的微带天线阵进行介绍。参见图1，图1示出了一种微带天线阵的结构图，所述微带天线阵包括功率分配器(power divider)101和多个微带天线102：
[0033] 功率分配器101包括一个输入端和多个输出端，所述功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过所述多个输出端分成多路输出信号，每个输出端用于连接一个微带天线。
[0034] 需要说明的是，功率分配器101可以用于将输入端输入的一路输入信号通过多个输出端等分或不等分成多路输出信号。本实施例主要以功率分配器101可以将输入端输入的一路输入信号通过多个输出端等分成多路输出信号进行介绍。
[0035] 功率分配器101可以包括多种，例如一分二功率分配器、一分四功率分配器等等。若功率分配器101为一分二功率分配器，多个输出端为两个输出端，多个微带天线为两个微带天线；若功率分配器101为一分四功率分配器，多个输出端为四个输出端，多个微带天线为四个微带天线。
[0036] 功率分配器101可以简称为功分器101，功分器101例如可以是威尔金森(Wilkinson)功分器。下面以Wilkinson功分器为例，对功率分配器101的结构和原理进行介绍。
[0037] 参见图2所示，图2是示出了一种Wilkinson功分器的结构图。其中，图2中左侧的图为微带线形式的一分二等分Wilkinson功分器，图2中右侧的图为对应的等效传输线电路。
[0038] Wilkinson功分器的结构如图2所示，其输入端1和输出端2、3的特性阻抗都是Z0，例如Z0可以是50Ω。对于功率平分的情况，输入端1和输出端2、3间的分支线特性阻抗＝Z0，例如 Z0可以是70.71Ω，线长为四分之一线上波长，在分支线末端跨接一个电阻R，其阻值为2Z0，例如2Z0可以是100Ω。由微波理论可以证明，这种功分器当输出端2、3接匹配负载时，输入端1的输入无反射，反过来对输出端2、3也如此。由输入端1输入的功率被平分到输出端2和3，且输出端2、3间相互隔离。
[0039] 例如，输入端1输入1w信号，理论讲输出端2和3输出都是0.5w信号，此次设计功分器的主要目的是让两个微带天线等功率辐射或接收。
[0040] 多个微带天线102与所述多个输出端的数量相同，多个微带天线102分别与对应的输出端连接，多个微带天线102与多个输出端分别连接后，多个微带天线的辐射方向互相远离。
[0041] 微带天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片所构成。辐射贴片上导体通常是铜和金，辐射贴片可以为任意形状，但通常为便于分析和便于预测其性能都用较为简单的几何形状，例如矩形、圆形、环形等。则多个微带天线的辐射贴片的形状包括矩形、圆形、环形中一种或多种组合。为增强辐射的边缘场，通常要求基片的介电场数较低。
[0042] 参见图3，图3示出了一种微带天线的结构图，其包括地板301、介质基片302和辐射贴片303，地板301上带有介质基片302，辐射贴片303贴在介质基片302上。
[0043] 另外，微带天线还可以包括馈线304，馈线304是用于连接微带天线与接收机或发射机之间的电磁传输线。
[0044] 以辐射贴片303的形状为矩形为例，对微带天线的辐射原理进行介绍。微带天线的辐射是由微带天线导体边沿和地板之间的边缘场产生的。这可以从图4中的情况简单说明，图4是一个侧向馈电的矩形微带贴片，与地板相距高度为h。假设电场沿微带天线的宽度w和高度h方向没有变化，则电场仅仅沿约为半波长λ/2的辐射贴片长度方向变化。辐射基本上是由贴片开路边沿(矩形四个边)的边缘场引起的。在两端的场相对地板可以分解为法向和切向分量，因为辐射贴片长度为λ/2，所以法向分量反相，由它们产生的远区场在正面方向上互相抵消。平行于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于结构表面的方向上辐射场最强。
[0045] 根据以上分析，辐射贴片可以等效为两个相距、同相激励并向地板以上半空间辐射的两个缝隙(即矩形的左右两边与地板之间形成的缝隙天线)。对辐射贴片沿宽度方向的电场变化也可以采用同样的方法等效为同样的缝隙。这样，微带贴片天线的辐射就等效为微带天线周围的四个缝隙的辐射。故，该微带天线的辐射方向为微带天线正面所面向的方向，例如图4的半空间。
[0046] 基于微带天线的辐射原理可以看出，如果采用一个微带天线则微带天线辐射所覆盖的范围仅为整个空间的一半，为了尽量覆盖较大空间，尽量达到全向辐射，在本申请实施例中，利用功率分配器101连接多个微带天线102，扩大辐射覆盖范围。这种分析方法不仅适用于微带矩形辐射贴片的微带天线，同样也适于其他形状辐射贴片的微带天线。
[0047] 进一步的，当功率分配器101为一分二功率分配器，多个输出端为两个输出端，多个微带天线为两个微带天线时，基于微带天线的辐射原理，为了实现全向辐射，在本申请实施例中，以辐射方向为微带天线的正面，两个微带天线102背对放置，实现辐射互补，达到全向辐射的目的。如图5所示，其中，左边的微带天线的辐射方向向左，右边的微带天线的辐射方向向右，这两个微带天线背对放置，实现辐射方向互补，从而实现全向辐射的目的。
[0048] 此时，与传统方式中只能正对微带天线的方向上接收最小1w的信号，而背对的只能接收到最小64w信号或是更高的信号相比，微带天线阵的左右两侧都可以接收最小1w的信号，提高了增益。
[0049] 以微带天线阵中包括的功率分配器101为一分二功分器，同时包括两个微带天线102为例，功率分配器101和两个微带天线102的实物图可以参见图6所示，其中，从左向右的顺序分别是微带天线102、微带天线102和一分二功分器101。
[0050] 两个微带天线102与功率分配器101的连接情况可以参见图7所示，其中，两个微带天线102分别与功率分配器101的输出端连接，具体的，多个微带天线102分别与对应的输出端连接的连接方式可以为焊接。
[0051] 可选的，微带天线阵还可以包括接插器103，所述接插器103是所述微带天线阵与车辆上的发射机或接收机连接的接头，实现微带天线阵与接收机或发射机之间无损耗或小损耗连接。
[0052] 可以理解的是，本申请实施例提供的微带天线阵的辐射频率可以达到5.855GHZ-5.925GHZ。
[0053] 由上述技术方案可以看出，微带天线阵包括功率分配器和多个微带天线，功率分配器包括一个输入端和多个输出端，功率分配器用于将输入端输入的一路输入信号通过多个输出端分成多路输出信号，每个输出端用于连接一个微带天线。而多个微带天线与所述多个输出端的数量相同，这样，便可以将多个微带天线分别与对应的输出端连接。由于每个微带天线具有各自的辐射方向，通常情况下，该辐射方向为微带天线的正面所面向的方向，与传统方式相比，微带天线阵中，当多个微带天线与多个输出端分别连接后，多个微带天线的辐射方向互相远离，从而使得微带天线阵的辐射方向不仅仅是微带天线的正面所面向的方向，还包括其他方向，从而扩大了微带天线阵的辐射覆盖范围、提高增益。
[0054] 基于前述实施例提供的微带天线阵，本申请实施例还提供了一种车辆，所述车辆安装有前述实施例中提供的任一种微带天线阵。
[0055] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0056] 以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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