一種寬帶水平極化全向天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種寬帶水平極化全向天線，包括天線輻射單元、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)基板，介質(zhì)基板的一側(cè)蝕刻天線輻射單元，另一側(cè)則蝕刻寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)。天線輻射單元是由弧形印刷振子組成，四個(gè)弧形印刷振子組成圓環(huán)狀天線輻射體，振子臂之間有槽線間隔，相鄰振子間間隔一定的角度。寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)則由四個(gè)寬帶巴倫和一個(gè)阻抗匹配電路組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)四個(gè)弧形印刷振子等幅同相饋電作用。本實(shí)用新型具有全平面、尺寸小、全向性好、水平極化和寬帶，適用于移動(dòng)通信基站領(lǐng)域等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種寬帶水平極化全向天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別涉及一種寬帶水平極化全向天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，無線通信在人們生活中發(fā)揮著愈來愈重要的作用，天線作為無線通信中必不可少的部分也得到了飛速發(fā)展。在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，為了滿足移動(dòng)用戶迅速增長(zhǎng)的需求，通信系統(tǒng)不斷擴(kuò)容，多種制式系統(tǒng)并存，在2GHz頻段附近就包括2G的PCS、DCS標(biāo)準(zhǔn)以及3G中的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足這個(gè)頻段多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的需求，1.7-2.2GHz全頻段覆蓋的寬帶天線的設(shè)計(jì)具有非常重要的意義。寬帶天線不僅能夠滿足人與人之間大量信息高速傳遞的需求，且可以使一副天線工作于多個(gè)通信系統(tǒng)，從而減少載體上天線數(shù)目，實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備小型化。
[0003]全向天線是指在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)360°均勻輻射，垂直面內(nèi)有一定波束寬度的天線，故其發(fā)射的信號(hào)可以被水平面任意方位的接收端接收，同時(shí)可接收水平面各個(gè)方向的信號(hào)，在通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于大范圍覆蓋、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信系統(tǒng)中。在日常生活中，全向天線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、射頻識(shí)別、信道檢測(cè)等場(chǎng)合；在軍事上，全向天線在衛(wèi)星通信、雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)、空間飛行器等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
[0004]全向天線中常見的多是垂直極化形式，水平極化的不多。由于水平極化天線輻射的電磁波與垂直極化電磁波相互正交，能最大程度地減少與垂直極化方式工作的電磁波之間的互擾，從而可以使用戶獲得更為清潔的無線電信號(hào)。據(jù)研究，在室內(nèi)無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射端和接收端都采用水平極化天線的系統(tǒng)比發(fā)射端和接收端都采用垂直極化天線的系統(tǒng)可以多獲得平均IOdB的功率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種寬帶水平極化全向天線，該天線是一種小尺寸、寬帶寬的水平極化的全向天線，也是由多個(gè)弧形印刷振子按圓環(huán)排布和一個(gè)寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)組成的寬帶水平極化全向天線，使用一個(gè)單天線提供對(duì)
1.7-2.2GHz內(nèi)頻段的全頻覆蓋，并且水平面內(nèi)不管用戶移動(dòng)方向如何都能確保覆蓋。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種寬帶水平極化全向天線，該天線包括天線輻射單元、介質(zhì)基板和寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)。天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板的背面，寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)則蝕刻在介質(zhì)基板的正面。
[0007]天線輻射單元是由弧形印刷振子組成，四個(gè)弧形印刷振子組成圓環(huán)狀天線輻射體，每個(gè)振子長(zhǎng)度均為0.5 λ M弧形印刷振子的中心半徑長(zhǎng)度范圍為0.25 λ ^~0.35 λ O,內(nèi)、外半徑長(zhǎng)度范圍分別為0.22 λ。~0.32 λ。和0.28 λ。~0.38 λ。，其中，λ。為中心頻率2GHz所對(duì)應(yīng)自由空間的波長(zhǎng)，每個(gè)相鄰振子間有間隔角度，振子臂之間有槽線間隔。 [0008]寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)寬帶巴倫和一個(gè)阻抗匹配電路組成，四個(gè)寬帶巴倫形狀一樣，其由印制在介質(zhì)基板背面的槽線和正面的L型微帶線構(gòu)成。L型微帶線的末端開路，其另一端與阻抗匹配電路相連，阻抗匹配電路的另一端則連接到圓環(huán)的中心，接到饋電所用50?同軸線上。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010]1、均勻同相電流環(huán)是實(shí)現(xiàn)水平極化全向輻射的關(guān)鍵，由于大環(huán)天線電流分布不均勻，故采用多個(gè)弧形印刷振子按圓環(huán)排布以得到近似均勻電流環(huán)的輻射。方案中利用四個(gè)弧形印刷振子組成一個(gè)圓環(huán)，每個(gè)弧形印刷振子的長(zhǎng)度都約為0.SXci，振子上電流方向相同，圓環(huán)上電流近似均勻分布，四個(gè)弧形半波振子形成的圓環(huán)周長(zhǎng)約為2個(gè)波長(zhǎng)，與理論分析增益最大時(shí)的圓環(huán)周長(zhǎng)相符。
[0011]2、弧形印刷振子的寬度對(duì)天線全向性的影響可以忽略，但是會(huì)影響天線帶寬和匹配程度；相鄰振子間間隔角度對(duì)天線的全向性和阻抗匹配性能均有影響，調(diào)節(jié)振子間間隔角度可以控制天線帶寬、阻抗匹配和水平面增益起伏程度。
[0012]3、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)僅影響天線阻抗性能，對(duì)天線全向特性幾乎無影響；寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)對(duì)四個(gè)弧形印刷振子等幅同相饋電，實(shí)現(xiàn)了寬帶阻抗匹配，IOdB的回波損耗帶寬可達(dá)到31%。
[0013]4、該天線是全平面化、緊湊型結(jié)構(gòu)，易于制作，寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)和環(huán)狀弧形印刷振子相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了 1.7-2.2GHz全頻段覆蓋，水平面不圓度小于1.5dB，主極化分量比交叉分量大15dB以上的參數(shù)指 標(biāo)，滿足了尺寸小、全向性、水平極化和寬帶的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本寬帶水平極化天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本寬帶水平極化天線參數(shù)示意圖。
[0016]圖1中各附圖標(biāo)記說明如下:1A~ID表示第一至第四天線輻射單元；2A~2D表示第一至第四槽線；3表示寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)；4表示阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；5A~表示第一至第四L型微帶線；6表示基板。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0018]實(shí)施例
[0019]如圖1所示，一種寬帶水平極化全向天線，包括天線輻射單元、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)3和介質(zhì)基板6，所述天線輻射單元包括第一天線輻射單元1A、第二天線輻射單元1B、第三天線輻射單元IC和第四天線輻射單元1D，介質(zhì)基板的一側(cè)蝕刻天線輻射單元，另一側(cè)則蝕刻寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)。四個(gè)弧形印刷振子組成四組天線輻射單元，從而組成圓環(huán)狀天線輻射體，寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)則由四個(gè)寬帶巴倫和一個(gè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4組成，所述的寬帶巴倫每個(gè)都具有槽線和L型微帶線。
[0020]介質(zhì)基板6是厚度為0.8mm高頻板R04003板材，相對(duì)介電常數(shù)3.55，損耗角正切是 0.0027，半徑 Rg 為 50mm。
[0021]同軸線采用半鋼同軸RG-178，直徑為2.5mm，特征阻抗為50?。
[0022]四個(gè)弧形印刷振子長(zhǎng)度L均相等，約為0.5 λ ^，其中λ ^為中心頻率2GHz所對(duì)應(yīng)自由空間的波長(zhǎng)。每個(gè)振子形狀一樣，振子中心半徑為42.5mm,內(nèi)、外半徑分別是R為39_和r為46mm，每個(gè)相鄰振子間的間隔角度α為6度，振子臂之間槽線間距ws為1mm。
[0023]寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)寬帶巴倫形狀一樣，均由印制在介質(zhì)基板背面的槽線和正面的L型微帶線構(gòu)成，所述槽線包括第一槽線2A、第二槽線2B、第三槽線2C和第四槽線2D，所述L型微帶線包括第一 L型微帶線5A、第二 L型微帶線5B、第三L型微帶線5C和第四L型微帶線5D，L型微帶線的末端開路，另一端與阻抗匹配電路相連，阻抗匹配電路的另一端則連接到圓環(huán)的中央，接到饋電所用50?同軸線上。
[0024]寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)四個(gè)弧形印刷振子等幅同相饋電，并且利用槽線-微帶線耦合可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶內(nèi)阻抗匹配，其中，參數(shù)如圖2所示說明如下:ls是槽線長(zhǎng)度為36mm, ws是槽線寬度為1mm，I1是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度為5mm，W1是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的寬度為
0.5mm, I2是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)第一折線部分的長(zhǎng)度為19.25mm, I3是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)第二折線部分長(zhǎng)度為2mm，I4是微帶線長(zhǎng)度為8mm，I5是微帶線彎折部分長(zhǎng)度為13mm，W2是微帶線寬度為 1.8mmο
[0025]利用該實(shí)用新型還可進(jìn)行天線組陣，形成多單元水平極化全向天線陣列，可以滿足移動(dòng)通信基站天線高增益的需求。
[0026]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為 等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶水平極化全向天線，包括天線輻射單元、寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)和介質(zhì)基板，介質(zhì)基板的一側(cè)蝕刻天線輻射單元，另一側(cè)蝕刻寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)；其特征在于，所述天線輻射單元具有弧形印刷振子，所述寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)具有寬帶巴倫和阻抗匹配電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶水平極化全向天線，其特征在于，每個(gè)弧形印刷振子長(zhǎng)度相同，均為0.5 λ ^，其中，λ ^為中心頻率2GHz所對(duì)應(yīng)自由空間的波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶水平極化全向天線，其特征在于，每個(gè)弧形印刷振子形狀相同，振子的中心半徑長(zhǎng)度范圍為0.25 λ ^~0.35 λ。，內(nèi)半徑的長(zhǎng)度范圍為0.22 λ。~0.32 λ。，外半徑的長(zhǎng)度范圍為0.28 λ。~0.38 λ。，其中，λ。為中心頻率2GHz所對(duì)應(yīng)自由空間的波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶水平極化全向天線，其特征在于，所述寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)寬帶巴倫的形狀相同，所述寬帶巴倫由印制在介質(zhì)基板背面的槽線和正面的L型微帶線構(gòu)成，所述L型微帶線的一端的末端開路，所述L型微帶線的另一端與阻抗匹配電路的一端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶水平極化全向天線，其特征在于，四個(gè)所述弧形印刷振子組成圓環(huán)狀天線輻射體，所述阻抗匹配電路的另一端與圓環(huán)狀天線輻射體的中央位置相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶水平極化全向天線，其特征在于，所述寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)具有四個(gè)寬帶巴倫和一個(gè)阻 抗匹配電路。
【文檔編號(hào)】H01Q1/36GK203690485SQ201320893921
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】李融林, 范藝, 全旭林 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)