專利名稱：小型寬帶垂直極化全向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于通信技術(shù)領(lǐng)域的天線，尤其是一種小型寬帶垂直極化全向天線。
背景技術(shù)：
目前，以移動(dòng)通信為代表的無(wú)線通信發(fā)展迅速。隨著通信容量、質(zhì)量、內(nèi)容等要求的提高和集成電路技術(shù)的發(fā)展，多媒體數(shù)字通信方式越來(lái)越受到人們的重視，同時(shí)移動(dòng)接收因其極大地滿足用戶的需求而成為主要通信方式之一。因而對(duì)接收天線也提出了越來(lái)越高的要求。例如數(shù)字電視開(kāi)播后，公交車、各類小轎車等將是主要用戶之一。早期的垂直極化天線大都采用偶極子或單極子(如鞭狀天線)，但這種天線的高度為半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)，天線高度太大，增益低，也不方便在移動(dòng)工具上放置，也不美觀，甚至影響移動(dòng)載體的安全性。另一方面，為提高天線在水平方向的增益，很多人采用在垂直方向排列多個(gè)振子。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，高峰等人在《電波科學(xué)學(xué)報(bào)》2004年第2期上發(fā)表的“一種新型圓形智能天線陣的分析與設(shè)計(jì)”，該文介紹了采用在垂直方向排列多個(gè)振子來(lái)提高天線在水平方向的增益，雖然這樣實(shí)現(xiàn)了高增益，但卻增加了高度，更不方便在移動(dòng)工具上放置，也不美觀，甚至影響移動(dòng)載體的安全性。檢索中還發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利名稱“寬帶天線”，專利公開(kāi)號(hào)2588561，該專利采用多頻帶天線來(lái)提高天線帶寬，但這種天線在每一個(gè)頻帶內(nèi)帶寬并不大，在數(shù)字電視移動(dòng)接收中并不能完全滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種小型寬帶垂直極化全向天線，使其解決了在數(shù)字電視普遍采用拉桿式天線，增益低，占空間體積大，采用體積很大的天線陣，安裝不方便，也不美觀，甚至影響移動(dòng)載體的安全性的問(wèn)題，本發(fā)明用于發(fā)射和接收垂直極化電磁波，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，頻帶寬，而且輻射場(chǎng)在水平面360度范圍內(nèi)分布均勻，也可用于無(wú)線通信。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括四個(gè)天線單元、中心饋電端口、底座、四根連接電纜。四個(gè)天線單元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的最大尺寸方向和底座平行。四個(gè)天線單元分別通過(guò)四根四分之一波長(zhǎng)的連接電纜并聯(lián)于中心饋電端口，使所有垂直極化的天線單元上的等效磁流同相分布，四個(gè)天線單元結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)天線單元由輻射縫隙兩側(cè)的梯形導(dǎo)體、饋電端口、介質(zhì)板、兩個(gè)接地單元構(gòu)成，作為天線單元的振子的兩側(cè)的梯形導(dǎo)體位于介質(zhì)板的正面，兩個(gè)接地單元位于介質(zhì)板的反面。
天線單元的縫隙呈兩個(gè)對(duì)頂錐形狀，縫隙的上邊導(dǎo)體單元為倒梯形，下邊的導(dǎo)體單元為正梯形，兩個(gè)導(dǎo)體單元之間相當(dāng)于形成一個(gè)縫隙天線，可以接收或發(fā)射電磁波。天線單元縫隙的錐形的斜邊可以調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配，提高天線的帶寬。
每個(gè)天線單元上的饋電端口穿過(guò)介質(zhì)板，位于縫隙的中心，饋電端口的芯接縫隙天線一側(cè)的梯形導(dǎo)體，饋電端口的外導(dǎo)體接縫隙天線另一側(cè)的梯形導(dǎo)體，從而形成垂直極化輻射波或接收垂直極化電磁波。
所述接地單元靠近饋電端口的一邊帶有梯形凸臺(tái)，梯形凸臺(tái)和饋電端口的外導(dǎo)體相連，兩個(gè)接地單元在饋電端口兩側(cè)對(duì)稱分布。這樣可以抑制高次諧波，提高天線效率。
四個(gè)天線單元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的縫隙方向和底座平行，可以接收或發(fā)射垂直極化電磁波，而且在水平面360度范圍內(nèi)輻射場(chǎng)均勻分布。所述天線的底座可以是金屬導(dǎo)體，使得縫隙形成同相等效磁流，提高天線的增益。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)照，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明因?yàn)椴捎每p隙天線單元，使天線可以接收或發(fā)射垂直極化信號(hào)。天線單元錐形縫隙的斜邊可以調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配，提高天線的帶寬。采用兩個(gè)對(duì)稱的帶凸臺(tái)的接地單元可以抑制高次諧波，提高天線效率。四個(gè)天線單元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的縫隙方向和底座平行，可以接收或發(fā)射垂直極化電磁波，且在水平面360度范圍內(nèi)輻射場(chǎng)均勻分布。采用兩個(gè)對(duì)稱的帶凸臺(tái)的接地單元可以抑制高次諧波，提高天線效率。底座可以是金屬導(dǎo)體，使得縫隙形成同相等效磁流，提高天線的增益。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的天線單元正面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的天線單元反面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明包括四個(gè)天線單元1、4、7、11，底座6，四根連接電纜3、5、8、10，中心饋電端口9。其連接關(guān)系為天線單元1、4、7、11和底座6垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的最大尺寸方向和底座6平行，四個(gè)天線單元1、4、7、11分別通過(guò)四根四分之一波長(zhǎng)的連接電纜3、5、8、10并聯(lián)于中心饋電端口9。四個(gè)天線單元1、4、7、11結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)天線單元由輻射縫隙兩側(cè)的梯形導(dǎo)體12、13，饋電端口2，介質(zhì)板14，接地單元15、16構(gòu)成，作為天線單元的振子的梯形導(dǎo)體12、13位于介質(zhì)板14的正面，接地單元15、16位于介質(zhì)板14的反面。
梯形導(dǎo)體12為倒梯形，梯形導(dǎo)體13為正梯形，梯形導(dǎo)體12、13之間形成天線單元的輻射縫隙，呈兩個(gè)對(duì)頂錐形狀，相當(dāng)于形成一個(gè)縫隙天線。
饋電端口2穿過(guò)介質(zhì)板14，位于縫的中心，饋電端口2的芯接縫隙天線一側(cè)的梯形導(dǎo)體12，饋電端口2的外導(dǎo)體接縫隙天線另一側(cè)的梯形導(dǎo)體13，形成垂直極化輻射波或接收垂直極化電磁波。
兩個(gè)接地單元15、16靠近饋電端口2的一邊分別帶有凸臺(tái)，凸臺(tái)和饋電端口2的外導(dǎo)體相連，接地單元15、16在饋電端口兩側(cè)對(duì)稱分布。
天線單元1、4、7、11和底座6垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的縫隙方向和底座平行，可以接收或發(fā)射垂直極化電磁波，而且在水平面360度范圍內(nèi)輻射場(chǎng)均勻分布。底座6是金屬導(dǎo)體，天線單元1、4、7、11關(guān)于底座6形成鏡像，這些鏡像產(chǎn)生與天線單元1、4、7、11同相的等效磁流，提高天線的增益。
當(dāng)天線的最大尺寸為100mm×16mm，工作的中心頻率為790MHz，得到天線的增益為5.5dBi，在水平面360度的范圍內(nèi)輻射場(chǎng)的不均勻性小于3dB。駐波比小于1.5的頻帶寬度大于150MHz。
權(quán)利要求
1.一種小型寬帶垂直極化全向天線，包括四個(gè)天線單元(1、4、7、11)、四根連接電纜(3、5、8、10)、中心饋電端口(9)、底座(6)，其特征在于，四個(gè)天線單元(1、4、7、11)和底座(6)垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的最大尺寸方向和底座(6)平行，四個(gè)天線單元(1、4、7、11)分別通過(guò)四根四分之一波長(zhǎng)的連接電纜(3、5、8、10)并聯(lián)于中心饋電端口(9)，四個(gè)天線單元(1、4、7、11)結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)天線單元由輻射縫隙兩側(cè)的梯形導(dǎo)體(12、13)、饋電端口(2)、介質(zhì)板(14)、接地單元(15、16)構(gòu)成，作為天線單元的振子的梯形導(dǎo)體(12、13)位于介質(zhì)板(14)的正面，接地單元(15、16)位于介質(zhì)板(14)的反面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型寬帶垂直極化全向天線，其特征是，梯形導(dǎo)體(12)為倒梯形，梯形導(dǎo)體(13)為正梯形，梯形導(dǎo)體(12、13)之間形成天線單元的輻射縫隙，呈兩個(gè)對(duì)頂錐形狀，相當(dāng)于形成一個(gè)縫隙天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的小型寬帶垂直極化全向天線，其特征是，饋電端口(2)穿過(guò)介質(zhì)板(14)，位于縫的中心，饋電端口(2)的芯接縫隙天線一側(cè)的梯形導(dǎo)體(12)，饋電端口(2)的外導(dǎo)體接縫隙天線另一側(cè)的梯形導(dǎo)體(13)，形成垂直極化輻射波或接收垂直極化電磁波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的小型寬帶垂直極化全向天線，其特征是，天線單元(1、4、7、11)的縫隙方向和底座(6)平行，接收或發(fā)射垂直極化電磁波，而且在水平面360度范圍內(nèi)輻射場(chǎng)均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型寬帶垂直極化全向天線，其特征是，兩個(gè)接地單元(15、16)靠近饋電端口(2)的一邊分別帶有凸臺(tái)，凸臺(tái)和饋電端口(2)的外導(dǎo)體相連，接地單元(15、16)在饋電端口兩側(cè)對(duì)稱分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型寬帶垂直極化全向天線，其特征是，底座(6)是金屬導(dǎo)體，天線單元(1、4、7、11)關(guān)于底座(6)形成鏡像，這些鏡像產(chǎn)生與天線單元(1、4、7、11)同相的等效磁流。
全文摘要
一種小型寬帶垂直極化全向天線。用于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括四個(gè)天線單元、中心饋電端口、底座、四根連接電纜。四個(gè)天線單元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在結(jié)構(gòu)上成中心對(duì)稱分布，其中每個(gè)天線單元的最大尺寸方向和底座平行，四個(gè)天線單元分別通過(guò)四根四分之一波長(zhǎng)的連接電纜并聯(lián)于中心饋電端口，使所有垂直極化的天線單元上的等效磁流同相分布，四個(gè)天線單元結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)天線單元由介質(zhì)板正面輻射縫隙兩側(cè)的梯形導(dǎo)體、饋電端口、介質(zhì)板、兩個(gè)接地單元構(gòu)成，作為天線單元的振子的兩側(cè)的梯形導(dǎo)體位于介質(zhì)板的正面，兩個(gè)接地單元位于介質(zhì)板的反面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，頻帶寬，而且輻射場(chǎng)在水平面360度范圍內(nèi)分布均勻。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK1606193SQ20041008430
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者金榮洪, 耿軍平, 周旭竹, 范瑜 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)