CN102868025B - 一种高增益全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高增益全向天线，包括上层微波介质基片(1a)和下层微波介质基片(1b)，所述微波介质基片上印刷有多节交替馈电的带状线；每节带状线由上层金属接地板(2a)、下层金属接地板(2b)和金属导带(3)组成；在上层微波介质基片(1a)的上表面印制上层金属接地板(2a)；在下层微波介质基片(1a)的下表面印制下层金属接地板(2b)；金属导带(3)位于上层微波介质基片(1a)和下层微波介质基片(1b)之间；金属导带比金属接地板长，并延伸至与之相邻的微带线的金属接地板；通过金属化过孔(4)将相邻两节带状线的金属导带与金属接地板交替相连。本发明的天线全向辐射特性良好、装配过程简单，工艺实现一致性好、可靠性高。

Description

一种高增益全向天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体地说是一种带状线高增益全向天线。 

背景技术

全向天线是指方位向覆盖360度的天线，高增益全向天线一般是指最大增益为3dBi以上的全向天线。高增益全向天线通常是在纵向采用若干全向天线单元组成线性阵列来实现高增益的。 

当前国内外广泛采用的高增益全向天线馈电方式主要分为串联馈电和并联馈电两种。并联馈电全向天线除了多个天线单元外，还需要附加馈电网络，可实现较宽的阻抗匹配，但由于馈电网络的存在，往往会影响全向面辐射方向图的不圆度。串联馈电全向天线中天线单元除了起到辐射器的作用外，同时兼有传输线的作用，它不需要额外的馈电网络，全向面辐射方向图的不圆度一般比较好，但阻抗匹配带宽较窄。 

矩形环缝全向天线(CN201020241150.9)公开了一种采用印制板工艺的的矩形环缝全向天线，由于印制板两侧的不对称性，会造成全向面的辐射方向图不对称和不圆度的增加。 

COCO天线(同轴共线天线)是一种经典的串联馈电高增益全向天线，它采用多节交替馈电的同轴线进行纵向组阵，具有良好的全向辐射特性，目前仍获得广泛的应用。但是，它存在装配过程繁琐、一致性差、可靠性低等缺点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种全向辐射特性良好、装配过程简单，工艺实现一致性好、可靠性高的串联馈电高增益全向天线。 

本发明的技术方案是： 

一种高增益全向天线，包括上层微波介质基片和下层微波介质基片，所 述微波介质基片上印刷有多节交替馈电的带状线；每节带状线由上层金属接地板、下层金属接地板和金属导带组成；在上层微波介质基片的上表面印制上层金属接地板；在下层微波介质基片的下表面印制下层金属接地板；金属导带位于上层微波介质基片和下层微波介质基片之间；金属导带比金属接地板长，并延伸至与之相邻的微带线的金属接地板；通过金属化过孔将相邻两节带状线的金属导带与金属接地板交替相连。 

本发明采用串联馈电方式，每节带状线既是天线辐射单元，同时兼有传输线的作用。最后一节带状线的长度约为介质中导波波长的四分之一，具有调节阻抗匹配的作用；除最后一节带状线外，其余带状线的长度约为介质中导波波长的二分之一。 

每节带状线的长度可以相同，也可以不相同，可通过对带状线长度的调整实现俯仰面方向图的控制；每节带状线的导带宽度可以相同，也可以不相同，可通过对导带宽度的调整实现阻抗匹配。 

带状线金属接地板的宽度约为导带宽度的3～5倍，以实现良好的全向辐射特性。 

本发明与现有技术相比的优点在于： 

1、本发明的天线可以采用多层印制电路板工艺一次成型，增加了天线的一致性和稳定性； 

2、本发明的天线装配过程简单，可靠性高，便于进行批量生产； 

3、本发明采用多节交替馈电的微带线进行串联馈电，具有高增益和良好的全向辐射特性，可实现方位面辐射方向图的良好对称性，降低不圆度。 

附图说明

图1为本发明天线的整体结构示意图，其中图1a为俯视图，图1b为正视图。 

图2为本发明天线的印制电路板的版图，其中图2a为上层金属接地板层俯视图，图2b为中间导带层俯视图，图2c为下层金属接地板层俯视图。 

图3为本发明的天线辐射方向图示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。 

如图1、2所示，本发明的高增益全向天线，包括微波介质基片1和多节微带线，其中微波介质基片1由上层微波介质基片1a，和下层微波介质基片1b组成；采用印制电路板工艺在微波介质基片1上印刷多节交替馈电的带状线。增加带状线的节数可增加天线增益。 

每节带状线由上层金属接地板2a，下层金属接地板2b和夹在两层微波介质基片中间的金属导带3组成。上层金属接地板2a通过印制电路板工艺印刷在上层微波介质基片1a上表面(如图2a所示)；下层金属接地板2b通过印制电路板工艺印刷在下层微波介质基片1b下表面(如图2c所示)；金属导带3可印刷在上层微波介质基片2a下表面，也可印刷在下层微波介质基片2b上表面，或者在两层上均印刷(如图2b所示)。对于同一节带状线，其上层金属接地板2a和下层金属接地板2b的位置一一对应，其尺寸相同；金属导带3的长度比金属接地板2大，其宽度比金属接地板小；金属导带3延伸至与之相邻的带状线的金属接地板，采用金属化过孔4将相邻两节带状线的导带与金属接地板交替相连。 

如图2所示，相邻两节接地板的中心线不在同一条直线上；相邻两节金属导带的中心线也不在同一条直线上。中间间隔一节接地板的两节接地板的中心线在同一条直线上。中间间隔一节金属导带的两节金属导带的中心线在同一条直线上。 

将两层微波介质基片印刷完以后压在一起，然后通过金属化过孔将相应部位的金属进行电连接，实现带状线的交叉馈电。金属化过孔4位于两相邻带状线的交叉部位，将一节带状线的金属导带与相邻带状线的接地板连接起来。 

本发明采用串联馈电方式，每节带状线既是天线辐射单元，同时兼有传输线的作用。在天线使用时，需要将图1中的天线竖起来安装，第一节微带线与馈电部分相连；最后一节微带线5处于最上面，其长度约为介质中导波波长的四分之一，通过金属化过孔实现终端短路，具有调节阻抗匹配的作用。除最后一节带状线5外，其余带状线的长度约为介质中导波波长的二分之一。 

每节带状线的长度可以相同，也可以不相同，可通过对带状线长度的调整实现俯仰面方向图的控制；每节带状线的导带3宽度可以相同，也可以不相同，可通过对导带宽度的调整实现阻抗匹配。 

金属接地板2的宽度约为导带3宽度的3～5倍，以实现良好的全向辐射特性。金属接地板2的宽度不大于微波介质基片的宽度，可以根据所要达到的天线性能进行调节。 

图3为本发明实施例的天线辐射方向图示意图，该天线由八节带状线构成，其最大增益约为8dBi。从图中可以看出，方位面(AZ)全向，俯仰面(EL)呈8字形。 

通过对带状线长度的调整可实现俯仰面方向图的控制，便于实现下倾波束或上翘波束的设计；通过对微波介质基片厚度和金属接地板宽度的优化选择，可实现方位面辐射方向图的良好对称性，降低不圆度。 

本发明采用多层印制电路板工艺进行加工，通过金属化过孔进行交叉互联，装配过程简单，一致性好，可靠性高，便于批量生产。本发明可实现良好的方位面全向辐射特性，便于进行俯仰面波束赋形，适用于地面或车载通信系统。 

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。 

Claims (2)

1.一种带状线高增益全向天线，其特征在于：包括上层微波介质基片(1a)和下层微波介质基片(1b)，所述微波介质基片上印刷有多节交替馈电的带状线；每节带状线由上层金属接地板(2a)、下层金属接地板(2b)和金属导带(3)组成；在上层微波介质基片(1a)的上表面印制上层金属接地板(2a)；在下层微波介质基片(1b)的下表面印制下层金属接地板(2b)；金属导带(3)位于上层微波介质基片(1a)和下层微波介质基片(1b)之间；金属导带比金属接地板长，并延伸至与之相邻的带状线的金属接地板；通过金属化过孔(4)将相邻两节带状线的金属导带与金属接地板交替相连；对于同一节带状线，其上层金属接地板(2a)和下层金属接地板(2b)的位置一一对应，其尺寸相同；

相邻两节接地板的中心线不在同一条直线上；相邻两节金属导带的中心线也不在同一条直线上；中间间隔一节接地板的两节接地板的中心线在同一条直线上；中间间隔一节金属导带的两节金属导带的中心线在同一条直线上；

上层金属接地板(2a)和下层金属接地板(2b)的宽度为金属导带(3)宽度的3～5倍；所述天线采用多层印制电路板工艺一次成型；

金属化过孔(4)位于两相邻带状线的交叉部位，将一节带状线的金属导带(3)与相邻带状线的上层金属接地板(2a)和下层金属接地板(2b)连接起来；每节带状线的导带(3)宽度相同；最后一节带状线(5)的长度为介质中导波波长的四分之一；除最后一节带状线(5)外，其余带状线的长度为介质中导波波长的二分之一。

2.根据权利要求1所述的一种带状线高增益全向天线，其特征在于：金属导带(3)印制在上层微波介质基片(1a)的下表面；或者印制在下层微波介质基片(1b)的上表面。