本實用新型涉及一種通訊技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種用于無線通訊的定向天線系統(tǒng)。
背景技術(shù):
定向天線,是指在某一個或某幾個特定方向上輻射,發(fā)射及接收電磁波特別強,而在其它的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小。定向天線可以增加輻射功率的有效利用率,增加保密性,采用定向接收天線的主要目的是增加抗干擾能力。但是,現(xiàn)有的定向天線通訊系統(tǒng)在其工作頻帶的邊緣位置,其信號的穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于無線通訊的定向天線系統(tǒng),能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,提高了定向天線系統(tǒng)在整個頻帶寬度內(nèi)的信號穩(wěn)定性。
為解決上述技術(shù)問題,本實用新型所采取的技術(shù)方案如下。
一種用于無線通訊的定向天線系統(tǒng),包括調(diào)制解調(diào)器,調(diào)制解調(diào)器連接至功率分配器,功率分配器連接至定向天線,所述定向天線包括基板,基板的一端設(shè)置有有源振子,有源振子連接有饋線,有源振子的兩端設(shè)置有第一振臂,第一振臂與有源振子垂直設(shè)置,第一振臂的頂部連接有第二振臂,第二振臂向基板內(nèi)側(cè)傾斜設(shè)置,第二振臂與第一振臂之間的夾角為145°,第二振臂的頂部連接有第三振臂,第三振臂與第一振臂平行設(shè)置,兩個第三振臂的頂部之間連接有第四振臂,第四振臂與第三振臂相互垂直。
作為優(yōu)選,所述有源振子包括第一金屬殼,第一金屬殼的內(nèi)部設(shè)置有第一空腔,第一空腔內(nèi)設(shè)置有若干個相互平行的第一諧振板,第一金屬殼上設(shè)置有供第一振臂插接的第一凹槽,第一凹槽的側(cè)壁設(shè)置有第一絕緣層。
作為優(yōu)選,所述第一振臂包括與第一凹槽相互插接的插接部,插接部與第一絕緣層的接觸面的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二空腔,插接部連接有振臂主體,振臂主體與基板的接觸面上設(shè)置有條形凹槽,條形凹槽的長度為振臂主體長度的75%~80%。
作為優(yōu)選,所述第二振臂與第一振臂的連接處設(shè)置有弧形連接部,弧形連接部分別與第二振臂和第一振臂相切連接,第二振臂內(nèi)均勻設(shè)置有若干個第三空腔,每個第三空腔內(nèi)設(shè)置有與第一振臂相垂直的第二諧振板,第二諧振板與第三空腔之前通過第二絕緣層相連接。
作為優(yōu)選,所述第三振臂內(nèi)設(shè)置有絕緣套管,絕緣套管內(nèi)穿有螺旋金屬線,螺旋金屬線的一端與第二振臂相連,螺旋金屬線的另一端與第四振臂相連。
作為優(yōu)選,所述第四振臂包括兩個相互套接的第二金屬殼,兩個第二金屬殼間隙配合,兩個第二金屬殼之間連接有接線端子,接線端子與螺旋金屬線相連。
作為優(yōu)選,所述調(diào)制解調(diào)器和功率分配器之間設(shè)置有功率放大電路,功率放大電路的第一輸入端子連接至調(diào)制解調(diào)器的輸出端,功率放大電路的第一輸出端子連接至功率分配器的輸入端;第一輸入端子通過第一電阻連接至第一運放的正相輸入端,第一運放的反相輸入端通過第二電阻接地,第一運放的反相輸入端通過第三電阻連接至第一運放的輸出端,第一運放的正相輸入端通過第四電阻接地,第一運放的輸出端通過串聯(lián)的第五電阻和第六電阻連接至第一輸出端子,第五電阻和第六電阻之間通過串聯(lián)的第一電容和第二電容連接至第二運放的正相輸入端,第一電容和第二電容兩端并聯(lián)有第七電阻和第八電阻,第一電容和第二電容之間通過第九電阻接地,第七電阻和第八電阻之間通過第三電容接地,第二運放的反相輸入端通過第十電阻接地,第二運放的反相輸入端通過第十一電阻連接至第二運放的輸出端,第二運放的輸出端通過串聯(lián)的第十二電阻和第四電容連接至第三運放的反相輸入端,第十二電阻和第四電容之間連接至三極管的集電極,三極管的基極連接至第七電阻和第八電阻之間,三極管的發(fā)射極通過第五電容接地,三極管的發(fā)射極通過第六電容連接至第三運放的反相輸入端,第三運放的正相輸入端通過第十三電阻接地,第三運放的反相輸入端通過第十四電阻連接至第三運放的輸出端,第三運放的輸出端通過第七電容接地,第三運放的輸出端通過第二十八電阻連接至第一運放的正相輸入端。
采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于:本實用新型通過改進定向天線的結(jié)構(gòu),提高了有源振子發(fā)射信號的精確度,降低了與其連接的振臂在信號傳輸中的干擾現(xiàn)象,同時擴展了振臂的有效波瓣寬度,使得定向天線的信號穩(wěn)定性顯著增加。功率放大電路可以改善通訊信號的強度,并且可以具有針對性的提高通訊信號的信噪比。
附圖說明
圖1是本實用新型一個具體實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型一個具體實施方式中定向天線的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實用新型一個具體實施方式中有源振子的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本實用新型一個具體實施方式中第一振臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本實用新型一個具體實施方式中第二振臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本實用新型一個具體實施方式中第三振臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本實用新型一個具體實施方式中第四振臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本實用新型一個具體實施方式中第五振臂的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是本實用新型一個具體實施方式中功率放大電路的電路圖。
圖10是本實用新型一個具體實施方式中降噪電路的電路圖。
圖中:1、調(diào)制解調(diào)器;2、功率分配器;3、定向天線;4、基板;5、有源振子;6、饋線;7、第一振臂;8、第二振臂;9、第三振臂;10、第四振臂;11、第一金屬殼;12、第一空腔;13、第一諧振板;14、第一凹槽;15、第一絕緣層;16、插接部;17、第二空腔;18、振臂主體;19、條形凹槽;20、弧形連接部;21、第三空腔;22、第二諧振板;23、第二絕緣層;24、絕緣套管;25、螺旋金屬線;26、第二金屬殼;27、接線端子;28、第五振臂;29、第三金屬殼;30、第三諧振板;31、第三絕緣層;32、功率放大電路;33、降噪電路;IN1、第一輸入端子、IN2、第二輸入端子、OUT1、第一輸出端子;OUT2、第二輸出端子、R1、第一電阻;R2、第二電阻管;R3、第三電阻;R4、第四電阻;R5、第五電阻;R6、第六電阻;R7、第七電阻;R8、第八電阻;R9、第九電阻;R10、第十電阻;R11、第十一電阻;R12、第十二電阻;R13、第十三電阻;R14、第十四電阻;R15、第十五電阻;R16、第十六電阻;R17、第十七電阻;R18、第十八電阻;R19、第十九電阻;R20、第二十電阻;R21、第二十一電阻;R22、第二十二電阻;R23、第二十三電阻;R24、第二十四電阻;R25、第二十五電阻;R26、第二十六電阻;R27、第二十七電阻;R28、第二十八電阻;C1、第一電容;C2、第二電容;C3、第三電容;C4、第四電容;C5、第五電容;C6、第六電容;C7、第七電容;C8、第八電容;C9、第九電容;C10、第十電容;C11、第十一電容;L1、第一電感;A1、第一運放;A2、第二運放;A3、第三運放;A4、第四運放;A5、第五運放;Q1、第一三極管;Q2、第二三極管;Q3、第三三極管。
具體實施方式
本實用新型中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買,異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進行訂制,各個零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段,在此不再詳述。
參照圖1-10,本實用新型一個具體實施方式包括調(diào)制解調(diào)器1,調(diào)制解調(diào)器1連接至功率分配器2,功率分配器2連接至定向天線3,所述定向天線3包括基板4,基板4的一端設(shè)置有有源振子5,有源振子5連接有饋線6,有源振子5的兩端設(shè)置有第一振臂7,第一振臂7與有源振子5垂直設(shè)置,第一振臂7的頂部連接有第二振臂8,第二振臂8向基板4內(nèi)側(cè)傾斜設(shè)置,第二振臂8與第一振臂7之間的夾角為145°,第二振臂8的頂部連接有第三振臂9,第三振臂9與第一振臂7平行設(shè)置,兩個第三振臂9的頂部之間連接有第四振臂10,第四振臂9與第三振臂9相互垂直。有源振子5包括第一金屬殼11,第一金屬殼11的內(nèi)部設(shè)置有第一空腔12,第一空腔12內(nèi)設(shè)置有若干個相互平行的第一諧振板13,第一金屬殼11上設(shè)置有供第一振臂7插接的第一凹槽14,第一凹槽14的側(cè)壁設(shè)置有第一絕緣層15。第一振臂7包括與第一凹槽14相互插接的插接部16,插接部16與第一絕緣層15的接觸面的內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二空腔17,插接部16連接有振臂主體18,振臂主體18與基板4的接觸面上設(shè)置有條形凹槽19,條形凹槽19的長度為振臂主體18長度的80%。第二振臂8與第一振臂7的連接處設(shè)置有弧形連接部20,弧形連接部20分別與第二振臂8和第一振臂7相切連接,第二振臂8內(nèi)均勻設(shè)置有若干個第三空腔21,每個第三空腔21內(nèi)設(shè)置有與第一振臂7相垂直的第二諧振板22,第二諧振板22與第三空腔21之前通過第二絕緣層23相連接。第三振臂9內(nèi)設(shè)置有絕緣套管24,絕緣套管24內(nèi)穿有螺旋金屬線25,螺旋金屬線25的一端與第二振臂8相連,螺旋金屬線25的另一端與第四振臂10相連。第四振臂10包括兩個相互套接的第二金屬殼26,兩個第二金屬殼26間隙配合,兩個第二金屬殼26之間連接有接線端子27,接線端子27與螺旋金屬線25相連。
調(diào)制解調(diào)器1和功率分配器2之間設(shè)置有功率放大電路32,功率放大電路32的第一輸入端子IN1連接至調(diào)制解調(diào)器1的輸出端,功率放大電路32的第一輸出端子OUT1連接至功率分配器2的輸入端;第一輸入端子IN1通過第一電阻R1連接至第一運放A1的正相輸入端,第一運放A1的反相輸入端通過第二電阻R2接地,第一運放A1的反相輸入端通過第三電阻R3連接至第一運放A1的輸出端,第一運放A1的正相輸入端通過第四電阻R4接地,第一運放A1的輸出端通過串聯(lián)的第五電阻R5和第六電阻R6連接至第一輸出端子OUT1,第五電阻R5和第六電阻R6之間通過串聯(lián)的第一電容C1和第二電容C2連接至第二運放A2的正相輸入端,第一電容C1和第二電容C2兩端并聯(lián)有第七電阻R7和第八電阻R8,第一電容C1和第二電容C2之間通過第九電阻R9接地,第七電阻R7和第八電阻R8之間通過第三電容C3接地,第二運放A2的反相輸入端通過第十電阻R10接地,第二運放A2的反相輸入端通過第十一電阻R11連接至第二運放A2的輸出端,第二運放A2的輸出端通過串聯(lián)的第十二電阻R12和第四電容C4連接至第三運放A3的反相輸入端,第十二電阻R12和第四電容C4之間連接至第一三極管Q1的集電極,第一三極管Q1的基極連接至第七電阻R7和第八電阻R8之間,第一三極管Q1的發(fā)射極通過第五電容C5接地,第一三極管Q1的發(fā)射極通過第六電容C6連接至第三運放A3的反相輸入端,第三運放A3的正相輸入端通過第十三電阻R13接地,第三運放A3的反相輸入端通過第十四電阻R14連接至第三運放A3的輸出端,第三運放A3的輸出端通過第七電容C7接地,第三運放A3的輸出端通過第二十八電阻R28連接至第一運放A1的正相輸入端。
第一電阻R1為3kΩ、第二電阻R2為11 kΩ、第三電阻R3為35 kΩ、第四電阻R4為5 kΩ、第五電阻R5為20 kΩ、第六電阻R6為25 kΩ、第七電阻R7為10 kΩ、第八電阻R8為22 kΩ、第九電阻R9為15 kΩ、第十電阻R10為7 kΩ、第十一電阻R11為2 kΩ、第十二電阻R22為12 kΩ、第十三電阻R13為35 kΩ、第十四電阻R14為23 kΩ、第二十八電阻R28為15 kΩ。第一電容C1為35μF、第二電容C2為70μF、第三電容C3為50μF、第四電容C4為60μF、第五電容C5為110μF、第六電容C6為45μF、第七電容C7為15μF。
另外,在基板4上設(shè)置有第五振臂28。第五振臂28與有源振子5相互垂直,第五振臂28位于有源振子5的中線上。第五振臂28包括若干個首尾連接的第三金屬殼29,第三金屬殼29下方設(shè)置有第三諧振板30,第三諧振板30位于基板4上,第三諧振板30與第三金屬殼29之間填充有第三絕緣層31。通過設(shè)置第五振臂28,可以對與波瓣寬度中心部位的信號強度進行有效控制,并提高頻段邊緣的信號信噪比,提高整個頻段的信號均勻度。
在功率放大電路32和功率分配器2之間設(shè)置有降噪電路33。降噪電路33的第二輸入端子IN2與功率放大電路32的第一輸出端子OUT1相連,降噪電路33的第二輸出端子OUT2與功率分配器2的輸出端相連。第二輸入端子IN2通過串聯(lián)的第十五電阻R15和第八電容C8連接至第四運放A4的正相輸入端,第四運放A4的反相輸入端通過第十六電阻R16接地,第四運放A4的正相輸入端通過第十七電阻R17接地,第十五電阻R15和第八電容C8之間通過第九電容C9接地,第四運放A4的反相輸入端通過第十八電阻R18連接至第四運放A4的輸出端,第四運放A4的輸出端連接至第二三極管Q2的基極,第四運放A4的輸出端通過第十九電阻R19連接至第二三極管Q2的集電極,第二三極管Q2的發(fā)射極通過串聯(lián)的第二十電阻R20和第二十一電阻R21連接至第十五電阻R15和第八電容C8之間,第二三極管Q2的發(fā)射極連接至第三三極管Q3的基極,第三三極管Q3的集電極通過串聯(lián)的第二十二電阻R22、第一電感L1和第二十三電阻R23連接至第二三極管Q2的集電極,第一電感L1和第二十三電阻R23之間通過第十電容C10接地,第三三極管Q3的發(fā)射極通過第十一電容C11連接至第二十電阻R20和第二十一電阻R21之間,第二十二電阻R22和第一電感L1之間連接至第二輸出端子OUT2,第二輸出端子OUT2通過第二十四電阻R24連接至第五運放A5的反相輸入端,第五運放A5的正相輸入端通過第二十五電阻R25接地,第五運放A5的反相輸入端通過第二十六電阻R26連接至第五運放A5的輸出端,第五運放A5的輸出端通過第二十七電阻R27連接至第四運放A4的反相輸入端。降噪電路33可以對輸入信號進行帶通濾波,并通過反饋電路實現(xiàn)通頻帶的實時調(diào)整,從而可以對輸入信號進行具有針對性的精確降噪,進一步提高輸出信號的信噪比。
第十五電阻R15為13 kΩ、第十六電阻R16為5 kΩ、第十七電阻R17為8 kΩ、第十八電阻R18為9 kΩ、第十九電阻R19為4 kΩ、第二十電阻R20為21 kΩ、第二十一電阻R21為5 kΩ、第二十二電阻R22為10 kΩ、第二十三電阻R23為40 kΩ、第二十四電阻R24為25 kΩ、第二十五電阻R25為15 kΩ、第二十六電阻R26為13 kΩ、第二十七電阻R27為9 kΩ。第八電容C8為135μF、第九電容C9為90μF、第十電容C10為150μF、第十一電容C11為55μF。第一電感L1為0.34mH。
本實用新型可以提高了定向天線系統(tǒng)在整個頻帶寬度內(nèi)的信號穩(wěn)定性。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本實用新型不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理,在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下,本實用新型還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。