一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线
阅读说明：本技术 一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线 (Extensible high-gain millimeter wave reflection patch array antenna ) 是由 李岳洲 胡南 唐亚雯 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线,包括：天线本体、榫头、正极插孔；所述天线本体呈正方形板状,且天线本体内部的中间位置内置有矩形状的天线单元；所述天线本体顶端的左右两侧对称设置有两个燕尾状的榫头,且两个榫头与天线本体设为一体式结构；本发明具有可扩展性,可增加天线口径,大幅提高增益性能,维持宽带性质,安装不易出错,安装效率较高的优点,解决了传统的毫米波反射贴片阵列天线多为单个反射贴片阵列,不可被扩展,天线的口径固定,在现场安装调试过程中,不能根据实际需要来灵活的扩展天线口径,增益性能较低,且安装调试效率低的问题。(The invention relates to a scalable high-gain millimeter wave reflective patch array antenna, comprising: the antenna comprises an antenna body, a tenon and a positive electrode jack; the antenna body is in a square plate shape, and a rectangular antenna unit is arranged in the middle of the inside of the antenna body; the left side and the right side of the top end of the antenna body are symmetrically provided with two dovetail-shaped tenons, and the two tenons and the antenna body are in an integrated structure; the millimeter wave reflector patch array antenna has the advantages of expandability, capability of increasing the aperture of the antenna, greatly improved gain performance, maintenance of broadband property, difficulty in error installation and higher installation efficiency, and solves the problems that the traditional millimeter wave reflector patch array antenna is mostly a single reflector patch array, cannot be expanded, the aperture of the antenna is fixed, the aperture of the antenna cannot be flexibly expanded according to actual needs in the field installation and debugging process, the gain performance is lower, and the installation and debugging efficiency is low.)
技术领域
本发明涉及一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，尤其涉及一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线。
背景技术
天线在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
传统的高增益毫米波反射贴片阵列天线多为单个反射贴片阵列，不可被扩展，天线的口径固定，增益性能较低。
有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，以解决上述背景技术中提出的问题和不足。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，包括：天线本体、榫头、正极插孔、正极插头、榫槽、负极插孔、负极插头、电源线引入端子、电源线引出端子、压线螺丝、端子插头、端子插孔、第一连接线、第二连接线、连接插座、连接插头、连接插孔、天线单元、电线；所述天线本体呈正方形板状，且天线本体内部的中间位置内置有矩形状的天线单元；所述天线本体顶端的左右两侧对称设置有两个燕尾状的榫头，且两个榫头与天线本体设为一体式结构；所述天线本体左端的顶部镶嵌有正极插孔，且天线本体右端的顶部镶嵌有正极插头；所述正极插孔与正极插头通过电线电连，且电线的中间位置与天线单元的电源正极电连；所述正极插孔与正极插头左右相对应，且正极插孔与正极插头电性插接配合；所述正极插孔底端的左右两侧对称开设有两个燕尾状的榫槽，且两个榫槽与天线本体顶端的两个榫头上下一一相对应；所述榫槽与榫头插接配合；所述天线本体右端的底部镶嵌有负极插孔，且负极插孔与正极插孔上下对称；所述天线本体右端的底部镶嵌有负极插头，且负极插头与正极插头上下对称；所述负极插头与负极插孔左右相对应，且负极插头与负极插孔电性插接配合；所述负极插头与负极插孔通过电线电连，且所述电线的中间位置与天线单元的电源负极电连；所述天线本体的外部设有电源线引入端子与电源线引出端子，且电源线引入端子与电源线引出端子的顶端均螺纹连接有一个压线螺丝；所述电源线引入端子的侧端镶嵌有端子插头，且端子插头与正极插孔、负极插孔电性插接配合；所述电源线引出端子的侧端镶嵌有端子插孔，且端子插孔与正极插头、负极插头电性插接配合；所述天线本体的外部还设有第一连接线与第二连接线，且第一连接线与第二连接线的两端上均焊接有连接插座；所述第一连接线的连接插座的侧端上镶嵌有连接插头，且连接插头与正极插孔、负极插孔电性插接配合；所述第二连接线的连接插座侧端上镶嵌有连接插孔，且连接插孔与正极插孔、负极插孔电性插接配合。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，所述天线本体的拐角处呈弧形状过渡，且天线本体的前端面上刻有+极、－极标识符号，便于通过所述的标识符号来便捷区分正极插孔、正极插头、负极插孔、负极插头，不易出错，实用。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，所述天线本体呈矩阵状排列设置有9*9处，且上下相邻的两个天线本体之间通过榫头与榫槽榫卯连接，并且左右相邻的两个天线本体之间通过正极插孔与正极插头插接，以及通过负极插头与负极插孔插接，多个天线本体插接后，使用第一连接线与第二连接线将多个天线本体首尾连接，之后在左侧顶部的第一个天线本体左端上的正极插孔、负极插孔上分别插接上电源线引入端子，右侧底部的最后一个天线本体右端上的正极插头、负极插头上插接上电源线引出端子，通过彼此插接，便于根据实际需要来灵活的增减天线本体个数，提高安装调试的效率。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，所述矩阵状结构的天线本体正前方设有喇叭天线，且所述喇叭天线通过支架固定在天线本体上，支架的一端与天线本体焊接，支架的另一端与喇叭天线焊接，喇叭天线设为矩阵状结构的天线本体的馈源且垂直入射，且与矩阵状结构的天线本体中心距离为f＝45mm，并且喇叭天线工作频段在31-32GHz，中心频率31.5GHz。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，所述天线单元与电线封装在天线本体的内部，天线本体的尺寸设为Dx＝Dy＝5mm。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，所述天线单元由两个相似的椭圆环结构构成，且双椭圆环结构为平面金属结构，并且印刷在介电常数为1.96的介质板上，介质板下面为铜接地板，两个椭圆结构的纵横比为0.8，W＝0.2R1，R2/R1＝0.7。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线通过设置天线本体呈矩阵状排列有9*9处，且上下相邻的两个天线本体之间通过榫头与榫槽榫卯连接，并且左右相邻的两个天线本体之间通过正极插孔与正极插头插接，以及通过负极插头与负极插孔插接，实现了可扩展性能，不但可增加天线口径，提高天线的增益性能，而且还能使天线本体自身的宽带性质也得以维持。
2、本发明一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线通过设置天线本体的前端面上刻有+极、－极标识符号，便于通过所述的标识符号来便捷区分正极插孔、正极插头、负极插孔、负极插头，安装不易出错，实用，且能有效的提高安装效率。
3、本发明通过对一种高增益毫米波反射贴片阵列天线的改进，具有可扩展性，可增加天线口径，大幅提高增益性能，维持宽带性质，安装不易出错，安装效率较高的优点，从而有效的解决了本发明在背景技术一项中提出的问题和不足。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的轴测结构示意图；
附图3为本发明的天线本体内部结构示意图；
附图4为本发明的电源线引入端子结构示意图；
附图5为本发明的电源线引出端子结构示意图；
附图6为本发明的第一连接线结构示意图；
附图7为本发明的第二连接线结构示意图；
附图8为本发明的9*9阵列天线结构示意图；
附图9为本发明的多个天线本体电路连接结构示意图；
附图10为本发明的喇叭天线轴测结构示意图；
附图11为本发明的天线单元与椭圆环结构示意图；
附图12为本发明的椭圆环结构示意图；
附图13为本发明的天线单元椭圆环的短轴R1所产生的相位补偿曲线图；
附图14为本发明的9*9阵列天线E平面方向图；
附图15为本发明的9*9阵列天线H平面方向图；
附图16为本发明的天线增益随频率波动状况图；
其中：天线本体1、榫头2、正极插孔3、正极插头4、榫槽5、负极插孔6、负极插头7、电源线引入端子8、电源线引出端子9、压线螺丝10、端子插头11、端子插孔12、第一连接线13、第二连接线14、连接插座15、连接插头16、连接插孔17、天线单元101、电线102。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1-4所示的本发明的一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，包括：天线本体1、榫头2、正极插孔3、正极插头4、榫槽5、负极插孔6、负极插头7、电源线引入端子8、电源线引出端子9、压线螺丝10、端子插头11、端子插孔12、第一连接线13、第二连接线14、连接插座15、连接插头16、连接插孔17、天线单元101、电线102；天线本体1呈正方形板状，且天线本体1内部的中间位置内置有矩形状的天线单元101；天线本体1顶端的左右两侧对称设置有两个燕尾状的榫头2，且两个榫头2与天线本体1设为一体式结构；天线本体1左端的顶部镶嵌有正极插孔3，且天线本体1右端的顶部镶嵌有正极插头4；正极插孔3与正极插头4通过电线102电连，且电线102的中间位置与天线单元101的电源正极电连；正极插孔3与正极插头4左右相对应，且正极插孔3与正极插头4电性插接配合；正极插孔3底端的左右两侧对称开设有两个燕尾状的榫槽5，且两个榫槽5与天线本体1顶端的两个榫头2上下一一相对应；榫槽5与榫头2插接配合；天线本体1右端的底部镶嵌有负极插孔6，且负极插孔6与正极插孔3上下对称；天线本体1右端的底部镶嵌有负极插头7，且负极插头7与正极插头4上下对称；负极插头7与负极插孔6左右相对应，且负极插头7与负极插孔6电性插接配合；负极插头7与负极插孔6通过电线102电连，且电线102的中间位置与天线单元101的电源负极电连；天线本体1的外部设有电源线引入端子8与电源线引出端子9，且电源线引入端子8与电源线引出端子9的顶端均螺纹连接有一个压线螺丝10；电源线引入端子8的侧端镶嵌有端子插头11，且端子插头11与正极插孔3、负极插孔6电性插接配合；电源线引出端子9的侧端镶嵌有端子插孔12，且端子插孔12与正极插头4、负极插头7电性插接配合；天线本体1的外部还设有第一连接线13与第二连接线14，且第一连接线13与第二连接线14的两端上均焊接有连接插座15；第一连接线13的连接插座15的侧端上镶嵌有连接插头16，且连接插头16与正极插孔3、负极插孔6电性插接配合；第二连接线14的连接插座15侧端上镶嵌有连接插孔17，且连接插孔17与正极插孔3、负极插孔6电性插接配合。
具体的，请参见图1，天线本体1的拐角处呈弧形状过渡，且天线本体1的前端面上刻有+极、－极标识符号。
具体的，请参见图8，天线本体1呈矩阵状排列设置有9*9处，且上下相邻的两个天线本体1之间通过榫头2与榫槽5榫卯连接，并且左右相邻的两个天线本体1之间通过正极插孔3与正极插头4插接，以及通过负极插头7与负极插孔6插接。
具体的，请参见图10，矩阵状结构的天线本体1正前方设有喇叭天线，且喇叭天线通过支架固定在天线本体1上。
具体的，请参见图1，天线单元101与电线102封装在天线本体1的内部。
具体的，请参见图11与图12，天线单元101由两个相似的椭圆环结构构成，且双椭圆环结构为平面金属结构。
具体实施步骤：
参阅图13，随着天线单元101的椭圆短轴从0.2mm增加到1.8mm，天线单元101所产生的空间相位补偿从0度到-450度，完全覆盖反射贴片阵列天线设计所需的360度相位补偿要求。
参阅图14与图15，将传统的单反射贴片阵列扩展成图8所示的9*9阵列以后，增益性能大幅提升，增益在31.2GHz，31.4GHz，31.6GHz到31.8GHz的方向图大致一致，并且都指向了0度的主波瓣方向，增益到达了30dBi,远远高于普通81单元反射贴片阵天线的18dBi左右的平均增益，天线的性能大幅提升。
参阅图16，天线增益在30dBi左右波动，在整个31GHz-32GHz的频段天线的高增益得以维持，增益波动幅度为2dbi，增益效果较好。
综上所述：该一种可扩展高增益毫米波反射贴片阵列天线，通过设置天线本体呈矩阵状排列有9*9处，且上下相邻的两个天线本体之间通过榫头与榫槽榫卯连接，并且左右相邻的两个天线本体之间通过正极插孔与正极插头插接，以及通过负极插头与负极插孔插接，实现了可扩展性能，不但可增加天线口径，提高天线的增益性能，而且还能使天线本体自身的宽带性质也得以维持；通过设置天线本体的前端面上刻有+极、－极标识符号，便于通过所述的标识符号来便捷区分正极插孔、正极插头、负极插孔、负极插头，安装不易出错，实用，且能有效的提高安装效率；本发明通过对一种高增益毫米波反射贴片阵列天线的改进，具有可扩展性，可增加天线口径，大幅提高增益性能，维持宽带性质，安装不易出错，安装效率较高的优点，解决了传统的毫米波反射贴片阵列天线多为单个反射贴片阵列，不可被扩展，天线的口径固定，在现场安装调试过程中，不能根据实际需要来灵活的扩展天线口径，增益性能较低，且安装调试效率低的问题。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
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