CN101997170A - 双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，包括四个偶极子单元；输入信号端为微带电路，通过微带功率分配电路，将输入信号一分为二；再采用微带渐变线，将微带线变为印刷平衡双线；在平衡双线端口，通过印刷平衡双线形式的功率分配器获得印刷平衡双线一分二电路，将馈电网络分为四路印刷平衡双线，为四个偶极子单元馈电；在偶极子单元和平衡双线之间设置有双节阻抗变化器，双节阻抗变换器一端连接功率分配器的双线出口，一端为偶极子辐射单元馈电。本发明四路平衡双线的端口可以直接为偶极子单元馈电，这样的功率分配器带宽较窄，在平衡双线端口后接上双节阻抗变换器为偶极子单元馈电，可以有效增加阵列天线的阻抗带宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种印刷偶极子天线，具体涉及一种双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，具有较宽的阻抗带宽，并可保持偶极子辐射单元的H面全向辐射特性。
背景技术
近年来，无线通信技术得到了快速发展并获得了广泛应用。各种不同用途的无线通信系统不断出现，不同的通信系统一般具有不同的工作频率，对天线的辐射形式，增益都有着不同的要求，并且希望设计出低成本、易制作的天线。印刷偶极子天线是常见的平面天线，较易实现与其它微波射频电路的共面。并且偶极子辐射单元具有H面全向辐射的特性。但是单个偶极子单元辐射增益较低。将印刷偶极子单元组阵，可以获得比单个印刷偶极子更高的增益，但是阵列天线的馈电网络，产生一定辐射，并会对辐射单元的辐射方向图产生一定反射，影响天线的H面全向辐射特性，另外馈电网络的带宽限制可能是整个阵列天线阻抗带宽受限。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种结构简单、适用性广、易于加工的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线。
技术方案：本发明所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线采用双节阻抗变换器为阵列中的偶极子馈电，以扩展阵列天线的工作带宽；通过一定的阵子排列方式，保持阵列天线的H面全向辐射特性。具体结构为：四个偶极子组成阵列天线，采用功率分配器为它们进行等幅同相的平衡馈电，考虑到偶极子单元需要平衡馈电，这里的功率分配器采用微带与双线相结合的形式；输入信号端为微带电路，通过微带功率分配电路，将输入信号一分为二；再采用微带渐变线，将微带线变为印刷平衡双线；在平衡双线端口，通过印刷平衡双线形式的功率分配器获得印刷平衡双线一分二电路，将馈电网络分为四路印刷平衡双线，为四个偶极子单元馈电；在偶极子单元和平衡双线之间设置有双节阻抗变化器，双节阻抗变换器一端连接功率分配器的双线出口，一端为偶极子辐射单元馈电。
所述双节阻抗变化器为印刷平衡双线形式。
所述双节阻抗变化器每节长度为四分之一个波长。
四个偶极子的排列要考虑整个阵列天线的H面全向辐射特性。第一和第四个偶极子排列在馈电网络一侧为一组，中间两个偶极子排列在馈电网络另一侧为另一组。考虑到H面的全向辐射特性和布局的紧凑，中间与两侧两组偶极子的间距应尽量小，所以双节阻抗变化器进行了拐弯布局。相邻偶极子之间的中心间距为二分之一个波长，两组偶极子的间距为十分之一个波长。
四个偶极子以及它们的馈电电路，以微带电路中的微带馈线为中心线对称分布。
所述微带电路采用标准的50欧姆微带线。
整个天线通过平面电路工艺制作在介质基片上，所述介质基片为厚度为1mm、介电常数为2.65的玻璃纤维-聚四氟乙烯双面敷铜板。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明四路平衡双线的端口可以直接为偶极子单元馈电，这样的功率分配器带宽较窄，在平衡双线端口后接上双节阻抗变换器为偶极子单元馈电，可以有效增加阵列天线的阻抗带宽；(2)两侧偶极子单元和中间偶极子单元分别位于馈电网络的不同两侧，并且两组辐射单元的间距大约十分之一个波长，非常紧凑，可以很好地保持阵列天线的H面全向辐射特性；(3)天线结构利非常紧凑、结构简单、易于加工制造。
附图说明
图1阵列天线结构示意图；
图2双节阻抗变换器详细图，为实施例1的实际天线结构及尺寸，其中，MSW＝2.7mm，W1＝1.4mm，W2＝3.6mm，W3＝1.1mm，W4＝6mm，L1＝104.85mm，L2＝3.8mm，L3＝62mm，L4＝5mm，L5＝12mm，L6＝71.5mm，L7＝10mm，L＝166.2，W＝5mm，S＝3.8mm；
图3阵列天线馈电端口反射系数；
图4(a)为阵列天线E面辐射方向图；
图4(b)阵列天线H面辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：如图1所示双节阻抗变换器馈电的宽带偶极子阵列天线，阵列天线由四个偶极子辐射单元1组成，它以微带馈线2为中心线对称分布，馈电网络也以微带馈线2为中心线对称分布。在馈电位置，使用的是微带结构，标准的50欧姆微带馈线，接着采用微带一分二电路，将馈电网络分为两路；然后采用微带渐变线3，将微带线变为印刷平衡双线；在双线端口4，又采用印刷平衡双线一分二电路，将馈电网络分为四路印刷平衡双线，为四个偶极子辐射单元1馈电。在偶极子辐射单元1和平衡双线之间设计了一个双节阻抗变化器5，每节长度大约为四分之一个波长。此双节阻抗变换器5是双线形式。考虑到布局的紧凑，以及中间与两侧两组振子的间距应尽量小，所以对双节阻抗变化器进行了拐弯布局。四个偶极子的排列如图所示，第一和第四个偶极子排列在馈电网络一侧为一组，中间两个偶极子排列在馈电网络另一侧。相邻偶极子之间的中心间距大约为二分之一个波长，两组偶极子的间距大约为十分之一个波长。
图2中给出了偶极子单元、功率分配器和双节阻抗变换器的详细尺寸，此阵列天线中心工作频率为750MHz，双节阻抗变换器一端连接功率分配器的双线出口，一端为偶极子辐射单元馈电。整个天线包括辐射振子和馈线网络采用平面电路工艺制作在介质基片上。实例中介质基片采用了厚度为1mm的介电常数为2.65的玻璃纤维-聚四氟乙烯双面敷铜板。整个天线的尺寸为700mm*45mm。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (9)
1.一种双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：包括四个偶极子单元；输入信号端为微带电路，通过微带功率分配电路，将输入信号一分为二；再采用微带渐变线，将微带线变为印刷平衡双线；在平衡双线端口，通过印刷平衡双线形式的功率分配器获得印刷平衡双线一分二电路，将馈电网络分为四路印刷平衡双线，为四个偶极子单元馈电；在偶极子单元和平衡双线之间设置有双节阻抗变化器，双节阻抗变换器一端连接功率分配器的双线出口，一端为偶极子辐射单元馈电。
2.根据权利要求1所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：所述双节阻抗变化器为印刷平衡双线形式。
3.根据权利要求1所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：所述双节阻抗变化器每节长度为四分之一个波长。
4.根据权利要求1所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：第一和第四个偶极子排列在馈电网络一侧为一组，中间两个偶极子排列在馈电网络另一侧为另一组，对双节阻抗变化器进行了拐弯布局，两组偶极子的间距为十分之一个波长。
5.根据权利要求4所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：相邻偶极子之间的中心间距为二分之一个波长。
6.根据权利要求4或5所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：四个偶极子以及它们的馈电电路，以微带电路中的微带馈线为中心线对称分布。
7.根据权利要求1所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：所述微带电路采用标准的50欧姆微带线。
8.根据权利要求1所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：整个天线通过平面电路工艺制作在介质基片上。
9.根据权利要求8所述的双节阻抗变换器馈电全向宽带偶极子阵列天线，其特征在于：所述介质基片为厚度为1mm、介电常数为2.65的玻璃纤维-聚四氟乙烯双面敷铜板。
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