CN101699657A - 一种高增益宽频带全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种高增益宽频带全向天线。天线两个正交的辐射单元、加载辐射单元、直流通路、接地板和馈电结构组成。天线的辐射单元部分采用垂直贴片组成正交结构，其上的加载辐射单元有效的提高方位面的辐射方向图，直流短路探针和加载馈电技术，不但展宽天线的带宽，而且减小天线的尺寸。其本发明有较高的辐射效率和高的增益；提高了通信质量，改善了通信环境；增加天线的工作带宽；改善天线的阻抗带宽；成本低，便于批量生产。

Description

一种高增益宽频带全向天线

技术领域

本发明涉及一种应用于通信，移动通信领域内所有通信网络中作为发射和接收无线电信号的宽频带全向天线。

背景技术

由于无线电通信设备和电子信息设备朝着多功能化，小型化，超宽带以及与周围环境友好协调的方向发展，这使得宽频带，小型化成为国内外研究的热点课题之一。它涉及到天线的宽带阻抗匹配技术，天线的加载技术，垂直贴片技术、天线的电抗补偿技术，小天线外形的优化设计等先进技术和工艺。同时解决现有天线的一些缺点：(1)目前要求天线的增益比较高，比如要求有5-6dBi的增益，而已有的天线大多数是偶极子天线和单极子天线，方向图上下相等，所以有一部分电波被消耗，因此增益比较低。(2)目前用户使用的天线要求小型化，要求移动用天线能很好的安装在路灯、草坪灯、以及广告标语牌等场合，因此天线的小型化成为现代移动通信的重要发展方向。(3)现在的通信对带宽的要求越来越高，目前移动通信使用的天线要求既能实现向下兼容，有要求实现共站共址，已解决现有的资源紧缺现象。目前的天线不能满足现在的通信需求，特别是双频宽频带高增益天线达不到要求。(4)目前的小区覆盖和美化天线，大多采用单极子天线和偶极子天线，频带的控制比较困难，同时为了充分利用现有的资源，适应不同环境的需求，要求天线的设计灵活，能满足不同场合的需求。因此把多个频段的天线集成为一种天线结构，设计超宽带天线是当今技术发展的一种趋势，也是实现设备小型化的主要动力。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成本。而且开发的产品都是定向天线产品，虽然也有为数不多的宽频带全向天线产品，但是结构复杂，设计繁琐，通用性差，加工成本高，且性能存在一定的缺陷，不宜推广，这个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，设计灵活，成本低廉的宽频带全向天线是当今研究的重中之重。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

针对以上不足本发明提供了有较高的辐射效率和高的增益、结构简单的一种高增益宽频带全向天线。

2、技术方案

一种高增益宽频带全向天线包括接地板、主辐射单元和馈电结构、加载辐射单元；主辐射单元由垂直贴片单元与正交辐射单元垂直正交而成；其上设有加载辐射单元，加载辐射单元由加载圆形贴片构成；主馈线和假接头连接在一起，构成天线的馈电结构；主馈线穿过固定底座和接地板给主辐射单元馈电；主辐射单元与馈电假接头连接在一起；主馈线的内导体与假接头焊接在一起，主馈线的外导体与假接头外导体连接在一起，加载圆形贴片直接焊接在主辐射单元的顶部；假接头外导体和假接头内导体之间采用聚四氟乙烯作为介质；整个天线结构有固定装置和假接头的外导体及直流短路接地线牢牢固定；直流短路接地线在加载圆形单元居中心2/3处。

本天线采用直流短路接地技术，即采用四根短路线直接与接地面连接，直流短路接地线与接地面的夹角在15°～90°之间变化。

3、有益效果

(1)本发明使用垂直贴片新技术，设计了一款高增益宽频带全向天线，本发明的带宽超过130％，并且有较高的辐射效率和高的增益。(2)本发明提供一款全向天线，可安装在塑料桶内和任何形状的天线罩内，方向图比较理想，能覆盖整个空间，电流分布均匀，实现无盲区覆盖，大大提高了通信质量，改善了通信环境。(3)本发明采用直流接地技术，有效的增加电流的长度，不仅展宽天线的阻抗带宽，同时还能有效的支持设计的垂直贴片。(4)本发明提出的天线结构简单、设计灵活，可以根据不同的天线罩，优化相应的天线尺寸，便于实际生产和推广。(5)本发明采用新型的假接头与同轴馈电配合的馈电结构，不仅能很好的展宽工作频带，而且材料简便，生产容易，成本低，便于批量生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为测试的H面辐射方向图；

图3为测试的E面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

如图1至图3，其中1为垂直贴片单元、2为加载圆形贴片、3为接地线、4为假接头外导体、5为接地板、6为固定底座、7为固定装置、8为主馈线、9为聚四氟乙烯、10为假接头、11为正交辐射单元、12为假接头内导体。

一种高增益宽频带全向天线包括接地板、主辐射单元、加载辐射单元和馈电结构。

天线的主辐射单元部分采用垂直贴片组成正交结构(即垂直贴片单元1与正交辐射单元11垂直正交)；其上设有加载辐射单元(即加载圆形贴片2)。

主馈线8和假接头10连接在一起，构成天线的馈电结构。

主馈线8穿过固定底座6和接地板5给主辐射单元馈电；主辐射单元与馈电假接头10连接在一起；主馈线8的内导体12与假接头10焊接在一起，主馈线8的外导体与假接头外导体4连接在一起，加载圆形贴片2直接焊接在主辐射单元的顶部；假接头外导体4和假接头内导体12之间采用聚四氟乙烯9作为介质。整个天线结构有固定装置7和假接头的外导体4及直流短路接地线3牢牢固定。

天线的主辐射单元采用正交垂直贴片技术，同时采用直流短路接地技术(即采用四根短路线直接与接地面连接)，直流短路接地线3在加载圆形单元2居中心2/3处，并与接地面的夹角在15°～90°之间变化。

此结构的优点：

a.采用垂直贴片技术，有效节省天线的占用的空间，同时能有较高的辐射增益，在工作频带内有很好的辐射一致性和增益的一致性。

b.天线采用正交寄生单元的结构，能够很好的改善方位面的辐射方向图，提高天线的不圆度，满足天线的全向特性需求。

c.本发明采用假接头和同轴电缆馈电相结合的技术，有效的展宽天线的阻抗带宽，同时起到很好的固定作用，能够很好的固定馈电装置。

d.本发明采用直流短路技术，采用四根短路线直接与接地面连接，能很好的扩展阻抗带宽，并且分布均匀，对辐射方向图影响较小。

e.本发明的结构在频率较高是正交寄生单元的末端被激励，产生类似喇叭天线的辐射，因此带宽很宽，能覆盖GSM、CDMA2000、DCS、PCS、PHS、UMTS、WCDMA、TD-CDMA、WLAN、UWB的低端等，涵盖700MHz～3300MHz的通信需求。

Claims (2)

1.一种高增益宽频带全向天线，包括接地板、主辐射单元和馈电结构，其特征在于：还包括加载辐射单元；主辐射单元由垂直贴片单元(1)与正交辐射单元(11)垂直正交而成；其上设有加载辐射单元，加载辐射单元由加载圆形贴片(2)构成；主馈线(8)和假接头(10)连接在一起，构成天线的馈电结构；主馈线(8)穿过固定底座(6)和接地板(5)给主辐射单元馈电；主辐射单元与馈电假接头(10)连接在一起；主馈线(8)的内导体(12)与假接头(10)焊接在一起，主馈线(8)的外导体与假接头外导体(4)连接在一起，加载圆形贴片(2)直接焊接在主辐射单元的顶部；假接头外导体(4)和假接头内导体(12)之间采用聚四氟乙烯(9)作为介质；整个天线结构有固定装置(7)和假接头的外导体(4)及直流短路接地线(3)牢牢固定；直流短路接地线(3)在加载圆形单元(2)居中心2/3处。

2.根据权利要求1所述的一种高增益宽频带全向天线，其特征在于：本天线采用直流短路接地技术，即采用四根短路线直接与接地面连接，直流短路接地线(3)与接地面的夹角在15°～90°之间变化。

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