CN102832444A - 一种平面四环圆极化天线 - Google Patents

Abstract

一种平面四环圆极化天线，包括A导体环1、B导体环2、C导体环3、D导体环4、地导体平面7和同轴射频电缆8，且A～D四导体环直径相同；该四环组合、相交、连接在一起，经同轴射频电缆8支承在地导体平面7上；天线的馈电点设置在a1、a2、a3点上，各馈电点的射频信号相位相差120°；同轴射频电缆8的内芯线一端连接馈电点，另一端连接射频信号的信号端，外屏蔽层连接地导体平面7，地导体平面7连接射频信号的信号地端。本发明采用电磁材料作为基板，实现了高效率的圆极化辐射，超宽带频率响应好、体积小、性能优越，外形结构合理，能耗低、环保，特别适合于大批量工业化生产，生产成本低廉，市场前景非常广阔。

Description

一种平面四环圆极化天线

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种圆极化天线。

背景技术

圆极化天线，作为移动通信产品的关键部件，其辐射效率、方向性、带宽、阻抗匹配特性、尺寸大小和制造成本对移动通信产品有着极大的影响。而当前移动通信市场的实际发展也对通信产品的小型化、多样性、轻巧、美观提出了越来越高的要求。但当前市场上的圆极化天线无论从体积、频宽、辐射效率、成本那个方面都远远不能满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面四环圆极化天线，以满足市场对圆极化天线体积小、频带宽、辐射效率高、成本低的实际需求。

本发明包括A导体环、B导体环、C导体环、D导体环、地导体平面和同轴射频电缆，且A～D四导体环直径相同；该四环组合、相交、连接在一起，经同轴射频电缆支承在地导体平面上；其中，A导体环的圆心设为a0点，圆周上按120°间隔设有a1、a2、a3三个相交点，B导体环经a0点与A导体环相交连接于a1、a2点，C导体环经a0点与A导体环相交连接于a2、a3点，D导体环经a0点与A导体环相交连接于a1、a3点，B、C、D三导体环在a0点连接在一起；天线的馈电点设置在a1、a2、a3点上或者设置在B、C、D三导体环圆周外侧上的b、c、d端点上，各馈电点的射频信号相位相差120°；同轴射频电缆的内芯线一端连接馈电点，另一端连接射频信号的信号端，外屏蔽层连接地导体平面，地导体平面连接射频信号的信号地端。

本发明还包括扩展的E导体环、F导体环，E、F导体环与A～D四导体环直径相同；该两环与前四环组合、相交、连接在一起，经同轴射频电缆支承在地导体平面上；其中，F导体环的圆心设在a3点，圆周上也按120°间隔设有f1、f2、f3三个相交点，f1点与a0点重合连接，E导体环连接a3点后再与F导体环相交连接于f2、f3点，D导体环连接a3点后再与F导体环相交连接于f1、f2点，B导体环连接a3点后再与F导体环相交连接于f1、f3点，A、B、D、E四导体环在a3点连接在一起；天线的馈电点设置在a1、a2、f2、f3点上或者设置在B、C、D、E四导体环圆周外侧上的b、c、d、e端点上，同轴射频电缆的内芯线一端连接馈电点，另一端连接射频信号的信号端，外屏蔽层连接地导体平面，地导体平面连接射频信号的信号地端。

所述的导体环、地导体平面和同轴射频电缆，可设置在电介质、磁介质、电磁介质材料的基板上或包覆层中。

本发明辐射能力强、超宽带频率响应好、体积小、圆极化效果好、特别适合于大批量工业化生产，生产成本低廉，市场前景非常广阔。

附图说明

图1为本发明第一实施例的天线结构立体示意图

图2为本发明第一实施例的3维辐射方向图及增益

图3为本发明第一实施例的左旋、右旋极化图

图4为本发明第二实施例的天线结构立体示意图

图5为本发明第二实施例的3维辐射方向图及增益

图6为本发明第二实施例的左旋、右旋极化图

图中标注：

1.A导体环 2.B导体环 3.C导体环 4.D导体环 5.E导体环6.F导体环 7.地导体平面 8.同轴射频电缆

具体实施方式

下面结合附图对本发明的两个实施例进行具体说明：

参考附图1，在本发明第一实施例中，包括A导体环1、B导体环2、C导体环3、D导体环4、地导体平面7和同轴射频电缆8，且A～D四导体环直径相同；该四环组合、相交、连接在一起，经3条同轴射频电缆8分别支承在地导体平面7上；其中，A导体环1的圆心设为a0点，圆周上按120°间隔设有a1、a2、a3三个相交点，B导体环2经a0点与A导体环1相交连接于a1、a2点，C导体环3经a0点与A导体环1相交连接于a2、a3点，D导体环4经a0点与A导体环1相交连接于a1、a3点，B、C、D三导体环在a0点连接在一起；天线的馈电点设置在a1、a2、a3点上，各馈电点的射频信号相位相差120°；3条同轴射频电缆8的内芯线首端分别连接馈电点a1、a2、a3，尾端连接射频信号的信号端，外屏蔽层分别连接地导体平面7，地导体平面7连接射频信号的信号地端。该实施例体积小，结构简单。

参考附图2，在本发明第二实施例中，相比第一实施例增加了E导体环5、F导体环6，E、F导体环与A～D四导体环直径相同；该两环与前四环组合、相交、连接在一起，经4条同轴射频电缆8支承在地导体平面7上；其中，F导体环6的圆心设在a3点，圆周上也按120°间隔设有f1、f2、f3三个相交点，f1点与a0点重合连接，E导体环5连接a3点后再与F导体环6相交连接于f2、f3点，D导体环4连接a3点后再与F导体环6相交连接于f1、f2点，B导体环2连接a3点后再与F导体环6相交连接于f1、f3点，A、B、D、E四导体环在a3点连接在一起；天线的馈电点设置在B、C、D、E四导体环圆周外侧上的b、c、d、e端点上，4条同轴射频电缆8的内芯线首端分别连接馈电点b、c、d、e，尾端连接射频信号的信号端，外屏蔽层分别连接地导体平面7，地导体平面7连接射频信号的信号地端。该实施例采用90°功分器，实现简单，低角增益比第一实施例大。

参考附图3～6，通过HFSS系统仿真的3维辐射方向图及增益和左旋、右旋极化图可已看出，本发明的实施例都是一个理想化圆极化天线；辐射效率高、低角增益大、轴比大。

本发明的两个实施例均采用了电磁材料作为基板，实现了高效率的圆极化辐射、超宽带频率响应好、体积小的设计目的。产品经仿真检测，性能优越，外形结构合理，能耗低、环保，特别适合于大批量工业化生产，生产成本低廉，市场前景非常广阔。

Claims (3)

1.一种平面四环圆极化天线，其特征在于：包括A导体环(1)、B导体环(2)、C导体环(3)、D导体环(4)、地导体平面(7)和同轴射频电缆(8)，且A～D四导体环直径相同；该四环组合、相交、连接在一起，经同轴射频电缆(8)支承在地导体平面(7)上；其中，A导体环(1)的圆心设为a0点，圆周上按120°间隔设有a1、a2、a3三个相交点，B导体环(2)经a0点与A导体环(1)相交连接于a1、a2点，C导体环(3)经a0点与A导体环(1)相交连接于a2、a3点，D导体环(4)经a0点与A导体环(1)相交连接于a1、a3点，B、C、D三导体环在a0点连接在一起；天线的馈电点设置在a1、a2、a3点上或者设置在B、C、D三导体环圆周外侧上的b、c、d端点上，各馈电点的射频信号相位相差120°；同轴射频电缆(8)的内芯线一端连接馈电点，另一端连接射频信号的信号端，外屏蔽层连接地导体平面(7)，地导体平面(7)连接射频信号的信号地端。

2.根据权利要求1所述的一种平面四环圆极化天线，其特征在于：还包括扩展的E导体环(5)、F导体环(6)，E、F导体环与A～D四导体环直径相同；该两环与前四环组合、相交、连接在一起，经同轴射频电缆(8)支承在地导体平面(7)上；其中，F导体环(6)的圆心设在a3点，圆周上也按120°间隔设有f1、f2、f3三个相交点，f1点与a0点重合连接，E导体环(5)连接a3点后再与F导体环(6)相交连接于f2、f3点，d导体环(4)连接a3点后再与F导体环(6)相交连接于f1、f2点，b导体环(2)连接a3点后再与F导体环(6)相交连接于f1、f3点，A、B、D、E四导体环在a3点连接在一起；天线的馈电点设置在a1、a2、f2、f3点上或者设置在B、C、D、E四导体环圆周外侧上的b、c、d、e端点上，同轴射频电缆(8)的内芯线一端连接馈电点，另一端连接射频信号的信号端，外屏蔽层连接地导体平面(7)，地导体平面(7)连接射频信号的信号地端。

3.根据权利要求1或2所述的一种平面四环圆极化天线，其特征在于：所述的导体环、地导体平面和同轴射频电缆，可设置在电介质、磁介质、电磁介质材料的基板上或包覆层中。

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