CN101369684B - 一种四元凹口天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四元凹口天线。本发明的主馈线(7)连接传输连接线段(10)，传输连接线段(10)穿过下辐射片(3)的中央，传输连接线段(10)的内导体与凹口天线的激励区(15)的中心点和上辐射片(1)连接在一起，上辐射片(1)与下辐射片(3)中间有缝隙，且共同贴于介质基片(4)上，缝隙由上辐射片(1)和下辐射片(3)各按指数展开，形成渐变式槽线天线，中心为激励区(15)，经过传输区(13)，到辐射区(14)，下辐射片(3)与金属质地板(5)连接在一起，地板(5)下面放置一塑料安装固定板(6)，安装固定板(6)插入天线罩(8)中。

Description

一种四元凹口天线

技术领域

本发明涉及一种天线，具体涉及一种四元凹口天线。用于移动通信系统中作为低、中等增益的室内覆盖和室外小区美化天线，工作频率为806-960及1710-2170-2485MHz。

背景技术

目前同样用途的天线存在以下缺陷：(1)目前要求天线的增益较高，比如要有4-6dBi的增益，而已有的室内天线，安装在天花板下面，其技术是传统的单极或双极式天线，所以它的方向图是上下相等，在实用上，在上方的电波均在天花板上面全部浪费，所以其增益较低，只有2-3dBi，而且频率窄，这样用低增益天线会使信号电平低，从而影响通信质量。(2)目前的室内吸顶式天线和室外小区覆盖天线多数是全向方向图，上半空间有相当比例的能量损失掉了，而用户希望采用宽波束定向天线，并且前后比要高，等于一方面充分的利用了有限的能量，提高了天线辐射增益，另一方面使通信空间能量分布均匀，消除了盲区，通信环境好，目前的吸顶天线和小区覆盖天线满足不了这种要求。(3)对通信频带宽度的要求越来越高，目前的吸顶式天线和小区覆盖天线大都满足不了这种要求，特别是宽频带增益达不到要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种可获得较高增益，工作频带宽，电平分布均匀，提高通信质量的小巧简单的四元凹口天线。

本发明的主馈线7连接传输连接线段10，传输连接线段10穿过下辐射片3的中央，传输连接线段10的内导体与凹口天线的激励区15的中心点和上辐射片1连接在一起，上辐射片1与下辐射片3中间有缝隙，且共同贴于介质基片4上，缝隙由上辐射片1和下辐射片3各按指数展开，形成渐变式槽线天线，中心为激励区15，经过传输区13，到辐射区14，下辐射片3与金属质地板5连接在一起，地板5下面放置一塑料安装固定板6，安装固定板6插入天线罩8中。根据所述的一种四元凹口天线，上辐射片1正交有寄生辐射贴片2，且正交线截止于馈电点9前。根据所述的一种四元凹口天线，上辐射片1和下辐射片3正交有与上辐射片1完全相同的另一上辐射片1；主馈线7连有微带式宽频带阻抗变换器11，微带式宽频带阻抗变换器11把同轴馈线12的阻抗变换成低阻抗给四元凹口天线馈电，微带式宽频带阻抗变换器11的输出端经过一段刚性同轴传输连接线段10。上辐射片1和下辐射片3按照指数曲线逐步展开，指数曲线的方程为y＝±Ae^px+B，其中y为槽间距的一半，A为常数，决定于辐射开始的位置，为0.45-0.95，p为放大因子，为0.008-0.06，x为槽中心线的长度位置，B为尺寸位移参数，可设为零。上辐射片1和下辐射片3的宽度左右同步增加。上辐射片1与下辐射片3赋形的形状是不同的。微带式宽频带阻抗变换器11是沿同轴传输连接线段10直线延伸。

有益效果：(1)本发明利用电波传导原理把电波渐渐引导至发射口，槽区包括槽线激励区15、传输区13、辐射区14，因为电波沿着引导的方面发射，其方向图集中在凹口方向及附近范围，所以具有较高增益，比普通天线的增益高出3dB左右。(2)本发明利用电波传导原理，在槽区金属片渐渐分开，高频先因金属分离远而发射，低频可延迟至接近辐射区的最大辐射口径，同样基板的形状也与辐射片相同，由此它的工作频带很宽，可以覆盖目前的GSM网、CDMA网、3G和蓝鸟技术工作频段，各项指标均很优良。(3)本发明基本上是全向辐射天线，可安装在塑料筒内和任何形状的天线罩内因其增益高，且方向图形状比较理想，方向图覆盖整个空间，无盲区，电平分布较均匀，大大提高了通信质量，改善了通信环境。且呈现小巧灵龙之状。

说明书附图

图1为本发明实施例1的正面结构示意图；

图2为本发明实施例1的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例2的正面结构示意图；

图4为本发明实施例2的侧面结构示意图；

图5为本发明实施例3的正面结构示意图；

图6为本发明实施例3的侧面结构示意图。

具体实施方式

本发明的技术原理如下：

基于宽频带槽式天线原理，我们简化并改善了馈电机理，利用同轴线直接给槽线馈电，通过适当选取槽线宽度、厚度和介质介电常数取得了良好的匹配性能，而后将槽线上下按指数规律展开并优化上下辐射片的形状和尺寸成为一个渐变槽线天线，它由激励区、传输区和辐射区组成它的定向辐射特性，为了适应我们全向辐射特性的要求，利用一对(两个)辐射方向相反的槽线天线，共用一个馈电机构相当于两个槽线天线并联馈电，得到了水平面全向辐射特性，而垂直面仍然为定向辐射波束如图5、6所示，为了改善水平面(方位面)辐射分布的均匀性，增加与之正交的垂直上辐射片，但不直接与馈电探针连接，即正交寄生辐射贴片，如图3、4所示，最后为了使改天线辐射特性更理想化，也就是水平面真正是均匀覆盖，将天线上下辐射片全部组成为正交结构状态的，也就是四元凹口天线，这种并联机构共用一个馈电机构，为了与通常的50Ω馈线匹配，增加一段特殊的刚性连接电缆和一个微带宽带阻抗变换器，因为并联之后的四元凹口天线是低输入阻抗，如图1、2所示。

以下将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

图1至图6，其中1为上辐射片，2为寄生辐射贴片，3为下辐射片，4为介质基片，5为地板，6为安装固定板，7为主馈线，8为天线罩，9馈电点，10为传输线连接段，11为微带式宽频带阻抗变换器，12为同轴馈线，13为传输区，14为辐射区，15为激励区。

实施例1：

如图1、2所示，50Ω主馈线7连接微带式宽频带阻抗变换器11，微带式宽频带阻抗变换器11的作用在于把同轴馈线12的阻抗变换成低阻抗给四元凹口天线馈电，微带式宽频带阻抗变换器11的输出端经过一段特制的刚性同轴传输连接线段10，传输连接线段10穿过下辐射片3的中央，传输连接线段10的内导体与凹口天线的激励区15的中心点和上辐射片1连接在一起，上辐射片1与下辐射片3中间的缝隙为槽线，共同贴于介质基片4上而得以固定，在槽线的中心馈电，缝隙由上辐射片1和下辐射片3各按指数展开，形成渐变式槽线天线，中心为激励区15，经过传输区13，到辐射区14，左右是对称的，这就是双凹口天线，当它直立时就辐射垂直线极化波，缝隙的下辐射片3是接地的，为使下辐射片3可靠地接地，它的下部弯成直角，以便与金属质地板5连接在一起，为了安装方便，地板5下面放置一塑料安装固定板6，安装固定板6插入天线罩8中，为了使水平面方向图更均匀，上辐射片1和下辐射片3正交有与上辐射片1完全相同的另一上辐射片1。

上辐射片1和下辐射片3按照指数曲线逐步展开，指数曲线的方程为y＝±Ae^px+B，其中y为槽间距的一半，A为常数，决定于辐射开始的位置，为0.45-0.95，p为放大因子，为0.008-0.06，x为槽中心线的长度位置，B为尺寸位移参数，可以设为零。上辐射片1和下辐射片3的宽度左右同步增加。

为了减小辐射片对入射波的反射，它的形状是采取某种赋形的形状，同时，为了使波束不上翘，集中在水平方向，上辐射片1与下辐射片3赋形的形状可以是不同的。

微带式宽频带阻抗变换器11的放置可以是沿同轴传输连接线段10直线延伸，也可以弯成与接地板平行贴在一起，也可以弯成一定角度呈斜置状态。

实施例2：

如图3、4所示，其中一个双凹口天线就是图1、2中所示的一种双凹口天线，另一个与正交的仅仅是上辐射片1，而且在馈电点9前截止，即它不是被激励的，而是作为一种寄生辐射贴片2而加上去的，其作用是改善了方位面360°方向图的均匀性，使均匀性较好，但不够理想。

实施例3：

如图5、6所示，仅仅图1、2中的一个双凹口天线也可以当作一种宽频带全向天线实用。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明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 (7)

1.一种四元凹口天线，其特征在于：主馈线(7)连接传输连接线段(10)，传输连接线段(10)穿过下辐射片(3)的中央，传输连接线段(10)的内导体与凹口天线的激励区(15)的中心点和上辐射片(1)连接在一起，上辐射片(1)与下辐射片(3)中间有缝隙，且共同贴于介质基片(4)上，缝隙由上辐射片(1)和下辐射片(3)各按指数展开，形成渐变式槽线天线，中心为激励区(15)，经过传输区(13)，到辐射区(14)，下辐射片(3)与金属质地板(5)连接在一起，地板(5)下面放置一塑料安装固定板(6)，安装固定板(6)插入天线罩(8)中。

2.根据权利要求1所述的一种四元凹口天线，其特征在于：上辐射片(1)正交有寄生辐射贴片(2)，且正交线截止于馈电点(9)前。

3.根据权利要求1所述的一种四元凹口天线，其特征在于：上辐射片(1)和下辐射片(3)正交有与上辐射片(1)完全相同的另一上辐射片(1)；主馈线(7)连有微带式宽频带阻抗变换器(11)，微带式宽频带阻抗变换器(11)把同轴馈线(12)的阻抗变换成低阻抗给四元凹口天线馈电，微带式宽频带阻抗变换器(11)的输出端经过一段刚性同轴传输连接线段(10)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种四元凹口天线，其特征在于：上辐射片(1)和下辐射片(3)按照指数曲线逐步展开，指数曲线的方程为y＝±Ae^px+B，其中y为槽间距的一半，A为常数，决定于辐射开始的位置，为0.45-0.95，p为放大因子，为0.008-0.06，x为槽中心线的长度位置，B为尺寸位移参数，设为零。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种四元凹口天线，其特征在于：上辐射片(1)和下辐射片(3)的宽度左右同步增加。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种四元凹口天线，其特征在于：上辐射片(1)与下辐射片(3)赋形的形状是不同的。

7.根据权利要求3所述的一种四元凹口天线，其特征在于：微带式宽频带阻抗变换器(11)是沿同轴传输连接线段(10)直线延伸。

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