[发明专利]一种毫米波柔性圆形天线阵

说明书

本发明公开了一种毫米波柔性圆形天线阵，包括柔性介质基板，柔性介质基板上设置有天线阵列，天线阵列包括若干个天线单元，天线单元之间通过微带线连接，天线阵列沿柔性介质基板轴线对称设置，天线阵列中心设置有金属圆孔。该毫米波柔性圆形天线阵结构重量轻、体积小，在保证天线阵性能的前提下，提高了天线的可弯折性，天线与设备间共形性好。

技术领域

本发明涉及一种圆形天线阵，更具体地，涉及一种毫米波柔性圆形天线阵。

背景技术

作为无线通信系统的关键部件，无线电波的发射与接收都是依靠天线来完成的。在天线研究领域，天线与安装环境的共形一直都是研究的热点。随着可穿戴设备等新技术的发展，也越来越需要天线能与设备高度集成。另一方面，随着技术的进步和升级，通信系统也在朝着更高的工作频段甚至是毫米波波段发展，以获得更小的系统体积，更宽的工作带宽和更佳的系统性能。柔性电子技术是一门新崛起的技术，将各器件制作在轻薄且可以任意弯曲拉伸的柔性基板上，构成柔性电路。基于柔性介质基板的天线可以弯曲拉伸，大大地提高了天线与设备的集成度。但现有矩形的天线阵天线单元较多，经过弯曲后的天线性能变化大，金属损耗高，在弯曲情况下性能不够稳定，因此共形性差，不利于设备系统的集成。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种重量轻、体积小、可弯曲、金属损耗低、共形性好、利于集成的毫米波柔性圆形天线阵。

技术方案：本发明所述的毫米波柔性圆形天线阵，包括柔性介质基板，柔性介质基板上设置有天线阵列，天线阵列包括若干个天线单元，天线单元之间通过微带线连接，天线阵列沿柔性介质基板轴线对称设置，天线阵列中心设置有金属圆孔。

其中，天线单元为贴片天线单元，天线阵列采用中心馈电，馈电点插入贴片天线单元中，用阻抗变换的方式进行天线单元匹配，贴片天线单元内部通过微带线进行内部馈电，微带线通过贴片天线单元之间的间隔缝隙伸入贴片天线单元，贴片天线单元为矩形贴片，柔性介质基板半径为半径25～35mm的圆形基板，厚度为0.1～0.15mm，介电常数为2.2～2.5。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、天线阵为稀疏阵，天线单元少、性能变化不大，金属损耗会低，使得效率提高；2、圆形阵经过弯曲后的天线性能变化比矩形阵弯曲后天线性能变化小。在各种弯曲情况下性能保持稳定，所以圆形阵更适合共形，更有利于设备系统的集成。结构重量轻、体积小，在保证天线阵性能的前提下，提高了天线的可弯折性，天线与设备间共形性好。

附图说明

图1是本发明俯视图；

图2是本发明仿真结果的示意图：(a)回波损耗S₁₁仿真图；(b)E面的方向图；(c)H面的方向图。

具体实施方式

如图1所示，毫米波柔性圆形天线阵包括柔性介质基板1，柔性介质基板1上设置有天线阵列2，天线阵列2包括52个贴片天线单元，共8行，每行的贴片天线阵单元个数分别是4个、6个、8个、8个、8个、8个、6个、4个，贴片天线单元为矩形贴片，长度为3.1mm，宽度为2.9mm，天线单元之间通过微带线3连接，天线阵列2沿柔性介质基板1轴线对称设置，天线阵列2中心设置有金属圆孔4，天线阵列2采用中心馈电，馈电点插入贴片天线单元中，用阻抗变换的方式进行天线单元匹配，贴片天线单元内部通过微带线进行内部馈电，微带线通过贴片天线单元之间的间隔缝隙伸入贴片天线单元，柔性介质基板1半径为28mm，厚度为0.127mm，介电常数为2.2。

使用时，信号从金属圆孔4出发，通过微带微带线3传输到天线阵列中的每一个天线单元，回波损耗S₁₁仿真图如图2(a)所示，在40.6GHz处回波损耗达到41.5dB，E面的方向图和H面的方向图如图2(b)、如图2(c)所示，E面增益为16.5dBi，H面增益为16.5dBi，实验表明该毫米波柔性圆形天线阵增益良好，具有良好的工程应用价值。