一種全向天線和全向天線陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全向天線和全向天線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]全向天線是指能在水平面實(shí)現(xiàn)360°均勻輻射的一類天線。此類天線被廣泛用于移動通信中的基站天線，例如，在移動用戶密度較低的市郊、農(nóng)村地區(qū)，采用全向天線可以實(shí)現(xiàn)大范圍的覆蓋。此外，在安防和軍用領(lǐng)域，全向天線也被廣泛用于對信號的偵測和干擾。
[0003]隨著移動通信技術(shù)日新月異的發(fā)展，目前各種制式并存的局面要求基站天線的帶寬盡可能寬，能夠覆蓋較多的頻段。例如，2G系統(tǒng)中的GSM 1800和GSM 1900頻段分別為 1710 - 1880MHz 和 1850 - 1990MHz，3G 系統(tǒng)中的 CDMA-2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 覆蓋了1920 - 2170MHzο 長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)，例如 LTE2300 和 LTE2500，使用了 2300 - 2400MHz 和2500 - 2690MHz的頻段。如果要覆蓋以上所述所有的頻段(1.71GHz_2.69GHz)，天線就必須有44.5%的帶寬。
[0004]現(xiàn)有的天線有的可以實(shí)現(xiàn)大帶寬的要求，但是會增益較低，有的可能滿足增益的條件，但是達(dá)不到規(guī)定的帶寬。因此在當(dāng)前的移動通信以及安防和軍用領(lǐng)域中，對于高增益和高帶寬的全向天線的需求越來越迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種全向天線和全向天線陣列，以解決現(xiàn)有天線增益或者帶寬不大，不能滿足現(xiàn)實(shí)需求的問題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種全向天線，該全向天線包括:介質(zhì)基板以及第一全向福射單元；
[0008]第一全向輻射單元包括:主偶極子、寄生偶極子和金屬底板；
[0009]主偶極子包括:印刷在介質(zhì)基板一表面的第一金屬片以及與介質(zhì)基板垂直并插入第一金屬片的第二金屬片；
[0010]其中，第一金屬片、寄生偶極子以及金屬底板印刷在介質(zhì)基板的一表面，第一金屬片印刷在金屬底板的前方，寄生偶極子印刷在第一金屬片的前方。
[0011]可選地，全向天線還包括:第二全向輻射單元；
[0012]第二全向輻射單元與第一全向輻射單元的結(jié)構(gòu)相同，且第二全向輻射單元的金屬底板與第一全向輻射單元的金屬底板連接在一起。
[0013]可選地，全向天線還包括:饋電網(wǎng)和饋電電纜；
[0014]饋電網(wǎng)包括:金屬帶和微帶線，金屬帶印刷在介質(zhì)基板的一表面；
[0015]第一金屬片與金屬底板通過一對金屬帶連接，一對金屬帶平行設(shè)置且一對金屬帶間有縫隙；
[0016]微帶線印刷在介質(zhì)基板另一表面的能夠?qū)?yīng)覆蓋縫隙的位置；
[0017]金屬底板上設(shè)置有饋電點(diǎn)；
[0018]饋電電纜以及微帶線與饋電點(diǎn)連接，通過饋電點(diǎn)向微帶線饋電并將能量耦合到金屬帶上，進(jìn)而向第一全向福射單元和第二全向福射單元饋電。
[0019]可選地，饋電電纜的外皮焊接到印刷在介質(zhì)基板一表面的金屬底板上；
[0020]饋電電纜的內(nèi)芯穿過饋電點(diǎn)與印刷在介質(zhì)基板另一表面的微帶線連接。
[0021]可選地，微帶線包括:第一微帶線、第二微帶線與阻抗變換線；
[0022]第一微帶線設(shè)在能夠?qū)?yīng)覆蓋縫隙的位置，第一微帶線的一端開路，另一端與阻抗變換線的一端相連；
[0023]阻抗變換線的另一端與第二微帶線的一端相連；
[0024]第二微帶線與饋電點(diǎn)處的饋電電纜的內(nèi)芯相連。
[0025]可選地，第一全向輻射單元的第二微帶線的長度與第二全向輻射單元的第二微帶線的長度不相等。
[0026]可選地，主偶極子和寄生偶極子的尺寸分別為0.37 λ ,和0.23 λ L；
[0027]其中，λ L對應(yīng)最低工作頻率1.65GHz的波長。
[0028]可選地，介質(zhì)基板為矩形，并且介質(zhì)基板的介電常數(shù)為2.55，厚度為1.5mm。
[0029]可選地，第一金屬片與金屬底板的距離為12毫米，寄生偶極子與第一金屬片的距離為5毫米；
[0030]縫隙的長度和寬度分別為:19毫米和1.2毫米。
[0031]此外，本發(fā)明還提供了一種全向天線陣列，該全向天線陣列包括:三個如本發(fā)明一個方面所述的全向天線；
[0032]三個全向天線在垂直面組成天線陣列，且三個全向天線的兩兩介質(zhì)基板之間的夾角為120°。
[0033]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明的這種全向天線包括:主偶極子和寄生偶極子，通過采用寄生偶極子，并將寄生偶極子印刷在主偶極子的第一金屬片的前方，由寄生偶極子引入新的諧振模式，從而大大拓展本發(fā)明這種全向天線的帶寬。其次，通過寄生偶極子可以減小該全向天線的不圓度，寄生偶極子起到了引向器的作用，可以讓天線的波束更均勻，從而減小不圓度。2、本發(fā)明的全向天線中采用三維結(jié)構(gòu)的主偶極子，即由印刷在介質(zhì)基板上的第一金屬片以及與第一金屬片垂直的第二金屬片形成三維結(jié)構(gòu)的主偶極子，由于三維結(jié)構(gòu)的主偶極子所占用的空間更大，Q值更小，因此能提供更大的帶寬。3、本發(fā)明采用第二金屬片垂直插入介質(zhì)基板，并與介質(zhì)基板上的第一金屬連接在一起的方式構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的主偶極子加工制造簡單、組裝方便、成本低、并適合大批量生產(chǎn)，提高了全向天線的市場競爭力。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的一種全向天線的介質(zhì)基板一表面不意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明另一個實(shí)施例的一種全向天線的介質(zhì)基板一表面不意圖；
[0036]圖3是圖2所不的全向天線的介質(zhì)基板另一表面不意圖；
[0037]圖4是圖2所示的全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5是本發(fā)明一個實(shí)施例的全向天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6是現(xiàn)有技術(shù)的天線陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明的核心思想是:針對現(xiàn)有技術(shù)中的天線不能同時滿足高增益、大帶寬需求的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種全向天線，通過使用三維結(jié)構(gòu)的主偶極子以及引入寄生偶極子，大大拓展了天線的帶寬，實(shí)現(xiàn)了 1.65GHz -2.76GHz頻段內(nèi)電壓駐波比VSffR ^1.5 (VSWR, voltage standing wave rat1,電壓駐波比)，該頻段覆蓋了 2G 系統(tǒng)中的 GSM 1800 和 GSM 1900 頻段，3G 系統(tǒng)中的 CDMA-2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 頻段和 LTE 系統(tǒng)的LTE2300和LTE2500頻段，非常適合移動通信基站使用。該全向天線在水平面的增益能夠達(dá)到3dB到5.7dBo天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線的重要的參數(shù)之一，天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。
[0041]實(shí)施例一
[0042]圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的一種全向天線的介質(zhì)基板一表面不意圖，參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例中全向天線包括:介質(zhì)基板11以及第一全向輻射單元；
[0043]第一全向輻射單元包括:主偶極子、寄生偶極子15和金屬底板12 ；
[0044]主偶極子包括:印刷在介質(zhì)基板11 一表面的第一金屬片13以及與介質(zhì)基板11垂直并插入第一金屬片13的第二金屬片14 ；
[0045]其中，第一金屬片13、寄生偶極子15以及金屬底板12印刷在介質(zhì)基板11的一表面，第一金屬片13印刷在金屬底板12的前方，寄生偶極子15印刷在第一金屬片13的前方。這里的前方是以金屬底板為參照，從圖1可以看出在同一平面內(nèi)(即x-z面)，第一金屬片13在金屬底板12的前方，寄生偶極子15在第一金屬片13的前方。
[0046]本實(shí)施例中，全向天線的主偶極子是一個三維立體結(jié)構(gòu)，通過采用三維立體結(jié)構(gòu)的主偶極子使得本發(fā)明的這種全向天線的帶寬更大，此外，該全向天線還包括寄生偶極子，寄生偶極子與主偶極子的第一金屬片均印刷