CN101179153A - 一种宽频带全向天线 - Google Patents
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Abstract
一种宽频带全向天线，主馈线12从中心支撑铜管11中穿出，从主振子3的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，内外与上下构成馈电巴伦6，主振子的上臂延伸为外调节片2，主振子3的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，作为内调节片，主振子3的上端插入上定位盖1中，主振子3的下端插入下定位底板13中，通过上下定位1与13插入天线罩14中封盖。另外，所述宽频带全向天线还可以组成二元、四元、六元或八元等不同增益的高增益全向天线阵，这些天线阵的阵元间距可以相等，为了形成更好的方向性和降低付力，也可以对阵元间距进行适当的调整，成为不等间距高性能全向天线阵，以实现小区覆盖的网络优化。
Description
技术领域
本发明创造涉及应用于通信，移动通信领域内所有通信网络系统中作为发射和接收无线电信号之用，频率覆盖范围为806-960，1710-2170，2400-2500MHz。所属技术领域：无线通信设备，电磁场与微波技术，移动通信天线。
背景技术
由于无线电通信设备和电子设备朝着多功能，小型化，超宽带及与周围环境友好协调的方向发展，这使得宽频带，小型化天线的研究成为国内外移动通信行业的热点课题，它涉及到天线的加载和电抗补偿技术，小天线外型的优化设计，适合于不同小区信号覆盖的小天线宽带匹配网络的设计以及多频段共用天线的集成设计，把多个频段集成为一种天线结构是当今技术发展的一种趋势，也是实现设备小型化的推动力。以往的天线产品是针对不同的工作频段进行设计的，一般尺寸和体积都比较大，各不同的通信网络系统独立设计，能否兼容或兼容的程度取决于天线系统的带宽及相应的性能，有些通信产品系统集成时采用频率和路器，不便于安装，提高了成本，而且开发的都是定向天线产品，虽然也有为数不多的宽频带全向天线产品，但结构复杂，加工成本较高，而且性能存在一些缺陷，不宜推广，这样给移动通信小区覆盖造成了一定的难度，因此开发多频段，小型化，结构简单，成本低廉的宽频带全向天线是十分必要的。
发明内容
为了概括本发明的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应了解，无需所有这些方面、优点和特征包含在任一特殊的实施例中。
为解决现有技术存在的问题和不足之处和需求，本发明创造公开了一种宽频带全向天线，其技术方案是：一种宽频带全向天线，主馈线12从中心支撑铜管11中穿出，又从主振子3的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，内外与上下构成馈电巴伦6，主振子的上臂延伸为外调节片2，外调节片2的末端加短路片4，主振子3的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，作为内调节片，主振子3的上端插入上定位盖1中，主振子3的下端插入下定位底板13中，通过上定位盖1与下定位底板13插入天线罩14中，然后进行封盖。另外一种宽频带全向天线，主馈线12穿过定位板13与一分二功分器9的输入端口连接在一起，功分器9的输出端口分为两路，分别经过馈电电缆7和8给上主振子辐射单元3和下主振子辐射单元3’馈电，馈电电缆7和8长度相等，给上下两个辐射单元达到等副同相馈电，它们通过中心导营11上的孔进入其中，然后馈电电缆7穿过上主振子辐射单元3的下臂边缘进入套筒振子内，至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘，同样馈电电缆8穿过中心导营11并从其上的孔穿出，进入下主振子辐射单元3’，沿其下臂内边缘至上臂下边缘，内外导体分别焊接在上臂下边缘和下臂内边缘。
还有一种宽频带全向天线，完全相同的两个二元阵天线上下共线排列，中间插入一个一分四功分器。主馈线12穿过定位板13接入一分四功分器26的输入端，功分器26的输出端分为四路，分别经过馈线7、8、20及21使上下四个辐射振子进行等幅同相馈电，其中，四根馈线电缆7、8、20及21分别通过中心导管11上的孔进入其中复又穿出，然后分别穿过辐射器的下臂边缘进入套筒振子内。至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘15、17及22、24处，分别形成各自的馈电巴伦。每一单元天线组成为，主馈线12从中心导营11中穿出，又从主振子3的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，内外与上下构成馈电巴伦6，主振子的上臂延伸为外调节片2，外调节片2的末端加短路片4，主振子3的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，作为内调节片。
附图说明
图1为本发明创造实施例1的结构示意图；
图2为本发明创造实施例1中的边缘馈电技术局部放大图；
图3为本发明创造实施例2的结构示意图；
图4为本发明创造实施例3的结构示意图。
草坪灯全向天线附图说明
| 序号 | 名称 | 数量 |
| 1 | 定位上盖 | 1 |
| 2 | 外调节片 | 12 |
| 3 | 主振子 | 8 |
| 4 | 外调节加载 | 2 |
| 5 | 内调节片 | 4 |
| 6 | 馈电巴伦 | 4 |
| 7 | 分馈线1 | 1 |
| 8 | 分馈线2 | 1 |
| 9 | 一分二功分器 | 1 |
| 10 | 一分二功分器底盒 | 1 |
| 11 | 支撑铜管 | 1 |
| 12 | 主馈线 | 1 |
| 13 | 定位地板 | 1 |
| 14 | 天线罩 | 1 |
| 15 | 馈电点1 | 1 |
| 16 | 屏蔽层接地1 | 1 |
| 17 | 馈电点2 | 1 |
| 18 | 屏蔽层接地2 | 1 |
| 19 | 照明线 | 1 |
| 20 | 分馈线3 | 1 |
| 21 | 分馈线4 | 1 |
| 22 | 馈电点3 | 1 |
| 23 | 屏蔽层接地3 | 1 |
| 24 | 馈电点4 | 1 |
| 25 | 屏蔽层接地4 | 1 |
| 26 | 一分四功分器 | 1 |
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明创造进一步描述。
[实施例1]
在现代通信等电子设备系统中，使用的天线种类繁多，其中套筒振子天线以其良好的宽频带特性得到了广泛的应用，但它的宽频带特性远远满足不了目前移动通信所使用的频率范围(800-2500MHz)，同时，与普通偶振子天线类似，套筒偶振子天线的总长度通常取为工作频段下限频率对应的半波长，而本方案为了适应小型化的需求，实际采用的尺寸远小于λmax/2，(λmax为对应的最长工作波长)，我们在全向阵列天线中，采用的单元同轴套筒天线其长度为100mm，远小于正常的λmax/2＝183.5mm的长度。在宽频带全向阵列天线中传统的串联馈电方式无法满足全频段方向图不发生畸变，故在本方案中采用等幅同相等间距馈电(二元以上阵列中采用之)有效地避免了垂直面方向图的畸变。由于天线的电特性依赖于套筒结构与大地的关系，在本方案中具中的空管有多重作用：作为多元振子辐射器的支撑机构，作为天线特殊的地，又作为同轴套筒振子的内导体，这样就满足了实际工程中架高天线的需求，馈线在中心管中走向，减小了馈线对天线辐射元的影响，这种同轴(共轴)机构十分有利于天线在宽频带内的阻抗匹配，整体设计方案基本上体现在附图1中，在附图1中，来自通信机的信号经过主馈线12，主馈线12从中心支撑铜管11中穿出，又从主振子3的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，这样内外与上下构成馈电巴伦6，巴伦6使主振子天线3基本上达到全频段匹配，为了进一步改善匹配，使主振子的上臂延伸为外调节片2，外调节片2的末端加短路片4，这样就达到全频段匹配的作用，这样配置的外调节加载使低频段匹配特性改善，同时从主振子3的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，但不接触下臂，作为内调节片，由于增加了内调节电抗补偿，使主振子3的高频特性变好(VSWR＜1.4)，主振子3的上端插入上定位盖1中，主振子3的下端插入下定位底板13中，通过上下定位1与13插入天线罩14中，然后进行封盖。
如图2所示，为本发明创造实施例中的边缘馈电技术局部放大图，其中，15为馈电点；16为屏蔽层接地；12为馈电电缆的主馈线。
[实施例2]
在本实施例中，如附图3所示，来自通信机的信号经过主馈线12穿过定位板13与一分二功分器9的输入端口连接在一起，功分器9的输出端口分为两路，分别经过馈电电缆7和8给两个辐射单元上主振子3和下主振子3’馈电，馈电电缆7和8长度相等，给上下两个辐射单元进行等同馈电，它们通过支撑铜管11上的孔进入其中，然后馈电电缆7穿过辐射器上主振子3的下臂边缘进入套筒振子内，至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘，同样馈电电缆8穿过支撑铜管11并从其上的孔穿出，进入辐射器下主振子3’，沿其下臂内边缘至上臂下边缘，内外导体分别焊接在上臂下边缘和下臂内边缘，这样当来自通信机的信号进入主馈线12后，新有辐射振子均被激励，并在辐射振子上感应起表面电流，进而辐射电磁波，穿过包围辐射器的PVC天线罩，传播到自由空间去。另外，主振子的上臂延伸为外调节片2，末端加短路片4，这样就达到全频段匹配的作用，主振子的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，但不接触下臂，上主振子3的上端插入上定位盖1中，定位底板13插入天线罩14中进行封盖。一分二功分器9装于一分二功分器底盒10中。图中，6为馈电巴伦；15为馈电点1，16为屏蔽层接地1；17为馈电点2，18为屏蔽层接地2；19为照明线。
[实施例3]
本实施例中，电气上完全相同的两个二元阵天线上下共线排列，中间插入一个一分四功分器，使四个辐射器等幅同相馈电，如附图4所示，这样就组成了四元高增益宽频带全向天线阵。来自通信机的信号经过主馈线12穿过定位板13接入一分四功分器26的输入端，功分器26的输出端分为四路，通过馈线电缆7、8、20及21给上下四个辐射振子进行等幅同相馈电，四根馈线电缆7、8、20及21分别通过中心导营11上的孔进入其中，复又穿处分别穿过辐射器的下臂边缘进入套筒振子内，至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘馈电点15、17及22、24处。这样当来自通信机的信号进入主馈线12后，所有辐射振子均被激励，并在辐射振子上感应起表面电流，进而辐射电磁波，穿过包围辐射器的PVC天线罩，传播到自由空间去。
本实施例中，每一单元组成为，如图1所示，为本发明创造实施例中单元天线结构示意图：主馈线12从中心支撑铜管11中穿出，又从主振子3的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，这样内外与上下构成馈电巴伦6，巴伦6使主振子天线3基本上达到全频段匹配，为了进一步改善匹配，使主振子的上臂延伸为外调节片2，外调节片2的末端加短路片4，这样就达到全频段匹配的作用，这样配置的外调节加载使低频段匹配特性改善，同时从主振子3的下底面中部伸出片状探针5伸入下臂内，但不接触下臂，作为内调节片，由于增加了内调节电抗补偿，使主振子3的高频特性变好(VSWR＜1.4)，主振子3的上端插入上定位盖1中，主振子3的下端插入下定位底板13中，通过上下定位1与13插入天线罩14中，然后进行封盖。图2为本发明创造实施例中的边缘馈电技术局部放大图，其中，15为馈电点1，16为屏蔽层接地1。同理，17为馈电点2，18为屏蔽层接地2；22为馈电点3，23为屏蔽层接地3；24为馈电点4，25为屏蔽层接地4。19为照明线。
[实施例4]
与实施例3类似，实施例3为四元高增益宽频带全向天线阵，与此类似，利用相应的功分器可以组成六元或八元等不同增益的高增益全向天线阵，这些天线阵的阵元间距可以相等，为了形成更好的方向性和降低付瓣，也可以对阵元间距进行适当的调整，成为不等间距高性能全向天线阵，以实现小区覆盖的网络优化，需要说明的是，附图4所示的四元阵中，中间功分器正好占据了一个天线单元的位置和尺寸，相当于5元阵去掉了中心单元，仅对天线增益和波束宽度有少许影响。
此外，本方案还具有下列创新特点：
边缘馈电技术
总的阵列天线采用并联馈电方式，但对每一单元天线而言是采用边缘馈电方法如附图2所示，馈线电缆从中心筒穿出，在套筒振子下臂边缘穿入，沿下臂边缘到达套筒振子上臂的下台阶(渐变部分)，内导体就焊接在台阶渐变处，外导体焊接在套筒振子下臂内侧边缘处，这样就形成了一个馈电巴伦平衡机构，这种馈电形式保证了全频段驻波比＜2，是一种宽频带馈电巴伦方法，随着天线单元数的增加，以这种方式馈电的各馈电点交错排列，以有利于全向天线方位面方向图的不园度性能的改善。
振子辐射器分布加载技术
为了改善低频端的阻抗匹配特性如附图1所示，在套筒振子上臂呈山字形延伸套筒外壁最后在山字上部短路，这一措施驻波降为＜1.5，起到了微调的作用，这样就使套筒振子上下臂成为一种不对称结构，有效的保证了宽频带特性，山字形占1/2圈为最佳。
辐射器电抗内补偿技术
如附图1在主振子下端面中部位置伸出一片状探针至下部主振子的内壁内，片状探针并不与套筒振子下臂端面接触，呈现直立悬空状态，这一措施进一步改善了高频特性，使高频的VSWR＜1.4
虽然本发明创造已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明创造，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明创造之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明创造的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (6)
1.一种宽频带全向天线，其特征在于：主馈线(12)从中心支撑铜管(11)中穿出，又从主振子(3)的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，内外与上下构成馈电巴伦(6)，主振子的上臂延伸为外调节片(2)，主振子(3)的下底面中部伸出片状探针(5)伸入下臂内，作为内调节片，主振子(3)的上端插入上定位盖(1)中，主振子(3)的下端插入下定位底板(13)中，通过上定位盖(1)与下定位底板(13)插入天线罩(14)中，然后进行封盖。
2.根据权利要求1所述的宽频带全向天线，其特征在于，所述外调节片(2)的末端加短路片(4)。
3.一种宽频带全向天线，其特征在于：主馈线(12)穿过定位板(13)与一分二功分器(9)的输入端口连接在一起，所述一分二功分器(9)的输出端口分为两路，分别经过馈电电缆(7)和(8)给两个辐射单元(3)和(3’)馈电，所述馈电电缆(7)穿过辐射单元(3)的下臂边缘进入套筒振子内，至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘，同样馈电电缆(8)穿过中心导营(11)并从其上的孔穿出，进入辐射单元(3’)，沿其下臂内边缘至上臂下边缘，内外导体分别焊接在上臂下边缘和下臂内边缘。
4.根据权利要求3所述的宽频带全向天线，其特征在于，所述馈电电缆(7)和(8)长度相等，给上下两个辐射单元进行等同馈电，它们通过中心导营(11)上的孔进入其中。
5.一种宽频带全向天线，完全相同的两个二元阵天线上下共线排列，中间插入一个一分四功分器(26)，使上下四个辐射振子进行等幅同相馈电，其特征在于：主馈线(12)穿过定位板(13)接入一分四功分器(26)的输入端，所述一分四功分器(26)的输出端四根馈线电缆(7)、(8)、(20)及(21)分别通过中心导营(11)上的孔进入其中复又穿出，然后分别穿过辐射器的下臂边缘进入套筒振子内，至上臂下部边缘处，其内外导体分别焊接在上臂的边缘处和下臂的内边缘馈电点(15)、(17)及(22)、(24)处，分别形成各自的馈电巴伦。
6.根据权利要求5所述的宽频带全向天线，其特征在于，每一单元天线组成为，主馈线(12)从中心导营(11)中穿出，又从主振子(3)的下臂底面边缘穿入，沿下臂内边缘至上臂下边缘台阶处的馈电点连接，内外与上下构成馈电巴伦(6)，主振子的上臂延伸为外调节片(2)，外调节片(2)的末端加短路片(4)，主振子(3)的下底面中部伸出片状探针(5)伸入下臂内，作为内调节片。
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