壓控波束掃描陣列天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種天線，且特別是一種壓控波束掃描陣列天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 天線是無(wú)線通訊系統(tǒng)所使用的必要組件。在應(yīng)用上，也有使用多個(gè)天線所構(gòu)成的 天線陣列，可達(dá)到增加增益或提高指向性等目的。然而，為了因應(yīng)通訊規(guī)格和需求，可對(duì)天 線福射場(chǎng)型的波束進(jìn)行調(diào)整的波束掃描陣列天線已被使用。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是傳統(tǒng)的陣列 天線其波束調(diào)整的示意圖。此陣列天線為五個(gè)一列的天線陣列，相鄰的天線之間的距離d 皆為相同，且相鄰的天線之間的射頻信號(hào)源的相位差為A 4，故由左而右的天線的相對(duì)相 位分別為2A IKlA iKO、-IA IK-2A 4。此時(shí)，此陣列天線的波束角度為0。，波束角度 0。與相位差A(yù) 4的關(guān)系式為：
[0004] 其中，A是天線的操作頻率（射頻信號(hào)源的頻率）所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。設(shè)計(jì)此類(lèi)型陣 列天線的研發(fā)人員需要對(duì)于天線的饋入網(wǎng)絡(luò)做設(shè)計(jì)，W達(dá)到功能要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】 陽(yáng)0化]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種壓控波束掃描陣列天線，可通過(guò)簡(jiǎn)單的直流電壓，W 控制或調(diào)整天線福射場(chǎng)型的波束角度。
[0006] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種壓控波束掃描陣列天線，包括五個(gè)等間距排列的天線 單元、不等功率分配器、第一可調(diào)式移相器、第一威爾金森功率分配器、第二可調(diào)式移相器、 第=可調(diào)式移相器、第二威爾金森功率分配器W及第四可調(diào)式移相器。五個(gè)等間距排列的 天線單元由左至右依序?yàn)榈谝惶炀€單元、第二天線單元、第=天線單元、第四天線單元W及 第五天線單元。不等功率分配器具有第一端、第二端、第=端與第四端，第一端輸入射頻信 號(hào)，第二端、第=端與第四端輸出射頻信號(hào)，第二端與第=端的輸出功率相等，第四端的輸 出功率小于第二端與第=端的輸出功率，其中，第四端經(jīng)由第一相位延遲單元禪接第=天 線單元。第一可調(diào)式移相器禪接不等功率分配器的第二端。第一威爾金森功率分配器具有 輸入端、第一輸出端與第二輸出端，第一威爾金森功率分配器的輸入端禪接第一可調(diào)式移 相器，第二輸出端經(jīng)由第二相位延遲單元禪接第二天線單元。第二可調(diào)式移相器禪接于第 一威爾金森功率分配器的第一輸出端與第一天線單元之間。第=可調(diào)式移相器禪接不等功 率分配器的第=端。第二威爾金森功率分配器具有輸入端、第一輸出端與第二輸出端，第二 威爾金森功率分配器的輸入端禪接第=可調(diào)式移相器，第二威爾金森功率分配器的第一輸 出端經(jīng)由第=相位延遲單元禪接第四天線單元。第四可調(diào)式移相器禪接于威爾金森功率分 配器的第二輸出端W及第五天線單元之間。其中，第一可調(diào)式移相器、第二可調(diào)式移相器、 第=可調(diào)式移相器與第四可調(diào)式移相器各自具有壓控電壓，其中，第一可調(diào)式移相器與第 二可調(diào)式移相器的壓控電壓設(shè)定為相等，第=可調(diào)式移相器與第四可調(diào)式移相器的壓控電 壓設(shè)定為相等。
[0007] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一可調(diào)式移相器、第二可調(diào)式移相器、第=可調(diào)式移 相器與第四可調(diào)式移相器各自包括輸入端、輸出端、第一傳輸線、第二傳輸線、第一壓控電 容、第二壓控電容、第=壓控電容W及直流電壓輸入端。輸入端禪接第一直流隔離電容。輸 出端禪接第二直流隔離電容。第一傳輸線具有第一端與第二端，第一傳輸線的第一端經(jīng)由 第一直流隔離電容禪接輸入端，第一傳輸線的第二端經(jīng)由第一壓控電容禪接接地。第二傳 輸線具有第一端與第二端，第二傳輸線的第一端經(jīng)由第二直流隔離電容禪接輸出端，第二 傳輸線的第二端經(jīng)由第一壓控電容禪接接地。第二壓控電容禪接于第一傳輸線的第一端與 接地之間。第=壓控電容禪接于第二傳輸線的第一端與接地之間。直流電壓輸入端禪接于 第一傳輸線的第一端，其中壓控電壓經(jīng)由直流電壓輸入端饋入于第一傳輸線的第一端。
[0008] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一可調(diào)式移相器、第二可調(diào)式移相器、第=可調(diào)式移 相器與第四可調(diào)式移相器各自更包括：第一電阻，禪接于直流電壓輸入端與第一傳輸線的 第一端之間。
[0009] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一可調(diào)式移相器、第二可調(diào)式移相器、第=可調(diào)式移 相器與第四可調(diào)式移相器各自更包括：第二電阻，具有第一端與第二端，第二電阻的第一端 禪接第二壓控電容與第=壓控電容，第二電阻的第二端禪接接地。
[0010] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，不等功率分配器是微帶線。
[0011] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一相位延遲單元、第二相位延遲單元與第=相位延 遲單元是微帶線。
[0012] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一天線單元、第二天線單元、第=天線單元、第四天 線單元與第五天線單元是平板天線陣列（patch antenna array)。
[0013] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一天線單元、第二天線單元、第=天線單元、第四天 線單元與第五天線單元是操作頻率介于5GHz和6GHz之間的平板天線。
[0014] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第一壓控電容、第二壓控電容與第=壓控電容是變?nèi)?二極管（varactor diode)。
[0015] 在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，不等功率分配器、第一可調(diào)式移相器、第一威爾金森功 率分配器、第二可調(diào)式移相器、第=可調(diào)式移相器、第二威爾金森功率分配器與第四可調(diào)式 移相器設(shè)置于微波基板上。
[0016] 綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種壓控波束掃描陣列天線，利用可調(diào)式移相 器的壓控電壓，配合不等功率分配器的設(shè)計(jì)，藉W實(shí)現(xiàn)了可利用簡(jiǎn)單直流電壓W調(diào)整天線 福射場(chǎng)型的波束角度的目的與效果。
[0017] 為使能更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱W下有關(guān)本實(shí)用新型 的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，但是此等說(shuō)明與附圖僅用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍作任何的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是傳統(tǒng)的陣列天線其波束調(diào)整的示意圖。
[0019] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線的架構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可調(diào)式移相器的線路示意圖。
[0021] 圖4是圖3的可調(diào)式移相器的相位與射頻信號(hào)的頻率的關(guān)系圖。
[0022] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線的饋入網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
[0023] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)例提供的壓控波束掃描陣列天線的相位調(diào)整電路的平面電 路板的布局（layout)示意圖。
[0024] 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線的端點(diǎn)Ll的相位與頻率 的關(guān)系圖。
[00巧]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線的端點(diǎn)L2的相位與頻率 的關(guān)系圖。
[00%] 圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線其天線陣列的示意圖。
[0027] 圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的操作在頻率為5. IGHz的壓控波束掃描陣列天線 在H-plane的福射場(chǎng)型圖。
[0028] 圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的操作在頻率為5. 5GHz的壓控波束掃描陣列天線 在H-plane的福射場(chǎng)型圖。
[0029] 圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的操作在頻率為5. 9GHz的壓控波束掃描陣列天線 在H-plane的福射場(chǎng)型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 〔壓控波束掃描陣列天線的實(shí)施例）
[0031] 請(qǐng)參照?qǐng)D2,圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的壓控波束掃描陣列天線的架構(gòu)示意 圖。此壓控波束掃描陣列天線是具有五個(gè)天線單元的陣列天線，五個(gè)等間距排列的天線單 元由左至右依序?yàn)榈谝惶炀€單元101、第二天線單元102、第S天線單元103、第四天線單 元104 W及第五天線單元105。如圖2所示所述五個(gè)天線單元的饋入電流相對(duì)相位分別為 2 A 4、1 A 4、0、-1 A 4、-2 A 4。此五個(gè)天線單元連接具有五個(gè)路徑的饋入網(wǎng)絡(luò)。由圖2 可知，第一路徑是由饋入點(diǎn)F起始，經(jīng)過(guò)可調(diào)式移相器11與可調(diào)式移相器12至端點(diǎn)12, W 連接至第一天線101。第二路徑是由饋入點(diǎn)F起始，經(jīng)過(guò)可調(diào)式移相器11與相位延遲線路 16至端點(diǎn)LI, W連接至第二天線102。第=路徑是由饋入點(diǎn)F起始，經(jīng)過(guò)兩階段的相位延 遲線路15曰、巧b至端點(diǎn)C，W連接至第=天線103。第四路徑是由饋入點(diǎn)F起始，經(jīng)過(guò)可調(diào) 式移相器13與相位延遲線路17至端點(diǎn)R1，W連接至第四天線104。第五路徑是由饋入點(diǎn) F起始，經(jīng)過(guò)可調(diào)式移相器13與可調(diào)式移相器14至端點(diǎn)R2, W連接至第五天線105。為了 要達(dá)到使壓控波束掃描陣列