CN103066379A - 一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线，包括单极子（1）、锥形顶加载套筒（2）、顶加载圆盘（3）、地板（6）、第一短路探针（4）、第二短路探针（5）、射频连接器件（8）；单极子（1）垂直于地板（6）放置，顶加载圆盘（3）置于单极子（1）顶端，用螺钉将顶加载圆盘（3）与单极子（1）连接，顶加载圆盘（3）对单极子（1）进行顶加载；将顶加载圆盘（3）通过四根第一短路探针（4）与地板（6）进行短路；本发明通过给单极子加锥形套筒，且对套筒进行圆环顶加载，有效地展宽了天线的阻抗带宽,同时减小了天线尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及单极子天线，尤其是涉及一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线。
背景技术
随着科学技术的发展，无线通信事业得到大力的普及，由此人们对无线通信系统中必不可少的天线的各项性能的要求也日益提高，如小型化、低剖面、宽带化等等。而单极子天线作为一种全向天线，由于其可靠性好、稳定性高、结构简单、成本较低，在实际应用中得到广泛应用。
为了实现单极子天线的低剖面，通常采用的方法是进行顶加载，但是顶加载在减小天线高度的同时，增大了天线的横向尺寸；粗振子有较低的特性阻抗，而不对称结构形式可以起到类似电路中的参差调谐的作用，从而有效地展宽阻抗带宽。常用的加粗振子实现不对称馈电的方法，是在辐射体外加上一个与之同轴的金属套筒，形成套筒天线。但是，普通的柱形套筒天线展宽天线带宽的程度是有限的，且套筒本身具有一定的体积。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提出一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线。
本发明采用如下技术方案：
一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线，包括单极子（1）、锥形顶加载套筒（2）、顶加载圆盘（3）、地板（6）、第一短路探针（4）、第二短路探针（5）、射频连接器件（8）；单极子（1）垂直于地板（6）放置，顶加载圆盘（3）置于单极子（1）顶端，用螺钉将顶加载圆盘（3）与单极子（1）连接，顶加载圆盘（3）对单极子（1）进行顶加载；将顶加载圆盘（3）通过四根第一短路探针（4）与地板（6）进行短路；给单极子（1）加以锥形顶加载套筒（2），锥形顶加载套筒（2）进行圆环顶加载，顶加载圆环（7）焊接在锥形顶加载套筒（2）的顶部；锥形顶加载套筒（2）的顶加载圆环（7）通过四根第二短路探针（5）与地板（6）短路。
所述的宽带低剖面锥形套筒单极子天线，所述的锥形顶加载套筒（2）是套在单极子（1）外的锥形套筒，且在锥形套筒顶部加以顶加载圆环（7）。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）通过引入顶加载圆盘减小了天线的高度，用探针将顶加载圆盘与地短接有效地减小了天线的横向尺寸；
（2）采用锥形套筒，且对套筒进行圆环顶加载，顶加载与地短路，有效地减小了套筒的尺寸；
（3）通过加锥形顶加载套筒，展宽了天线的阻抗带宽；
（4）套筒结构的顶加载圆环能与顶加载圆盘以及地面之间形成电容性耦合，能有效地补偿单极子和短路柱引入的感性，通过容感性的平衡调节天线端口的输入阻抗，使天线在整个工作频带内满足电压驻波比。或者可以理解为圆环与圆盘之间形成的电容和短路柱以及单极子形成的电感激励了位于主谐振点不远处的第二个谐振点，从而展宽了天线的工作带宽；
（5）图3给出了本发明中宽带低剖面锥形套筒单极子天线的实测及仿真电压驻波比曲线，天线在450M-750M电压驻波比小于2的阻抗带宽达到48.6%,能有效地覆盖数字电视（DVB-H）应用频段，实现了天线的小型化、低剖面和宽带化，且有良好的全向辐射特性。
附图说明
图1是本发明中宽带低剖面锥形套筒单极子天线的整体装配示意图；
图2是本发明中宽带低剖面锥形套筒单极子天线的分解结构示意图；
图3是本发明中宽带低剖面锥形套筒单极子天线的实测电压驻波比；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1和图2，一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线，包括单极子1、锥形顶加载套筒2带有顶加载圆环7、顶加载圆盘3、地板6、短接顶加载圆盘3与地板6的第一短路探针4、短接锥形顶加载套筒2的顶加载圆环7与地板6的第二短路探针5、射频连接器件8。单极子1垂直于地板6放置，顶加载圆盘3置于单极子1顶端，用螺钉将顶加载圆盘3与单极子1连接，顶加载圆盘3对单极子1进行顶加载，可以有效的减小天线的高度；将顶加载圆盘3通过四根第一短路探针4与地板6进行短路，可以减小天线的横向尺寸。给单极子1加以锥形顶加载套筒2，锥形顶加载套筒2也进行圆环顶加载，顶加载圆环7焊接在锥形顶加载套筒2的顶部；同时锥形顶加载套筒2的顶加载圆环7也通过四根第二短路探针5与地板6短路，减小了套筒的尺寸，从而进一步减小了天线的横向尺寸。
套筒结构的锥形顶加载套筒2与顶加载圆盘3之间、锥形顶加载套筒2与地板6之间均能形成电容性耦合，能有效的补偿单极子1和第一短路探针4、第二短路探针5引入的感性。通过调节第一短路探针4、第二短路探针5的位置和粗细以及锥形顶加载套筒2的结构尺寸可以很好的调节天线端口的输入阻抗，短路探针4和短路探针5离中心越近感性越强，其直径越细感性越强，锥形顶加载圆盘的直径越大容性越强，合理调节各结构尺寸能使得天线在较宽的工作频带内满足电压驻波比。
给单极子1加锥形顶加载套筒2可以有效地展宽天线带宽。锥形顶加载套筒2相对于柱形套筒体积较小，而对锥形顶加载套筒2进行圆盘顶加载进一步减小了套筒的尺寸。
利用矢量网络分析仪Agilent E8363B对天线模型进行了测试，图3给出了天线的电压驻波比的实测结果，同时也给出了全波仿真软件仿真结果进行对比。如图所示，天线电压驻波比的实测结果与仿真结果基本吻合，天线频带整体向低频偏移3MHz左右，这种差别是由于加工误差引起的。实物的测试结果表明，天线模型VSWR≤2的工作频带为446MHz～732MHz，相对带宽为48.6%，满足了数字电视DVB-H(470～706MHz)工作带宽的基本要求。
本发明提出的宽带低剖面锥形套筒单极子天线具有良好的电性能指标，满足了数字电视DVB-H频段的基本要求，同时天线具有较好的全向辐射特性和结构简单的特点，而且天线实现了低剖面化，能有效地实现室内安装和美化周围环境。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种宽带低剖面锥形套筒单极子天线，其特征在于，包括单极子（1）、锥形顶加载套筒（2）、顶加载圆盘（3）、地板（6）、第一短路探针（4）、第二短路探针（5）、射频连接器件（8）；单极子（1）垂直于地板（6）放置，顶加载圆盘（3）置于单极子（1）顶端，用螺钉将顶加载圆盘（3）与单极子（1）连接，顶加载圆盘（3）对单极子（1）进行顶加载；将顶加载圆盘（3）通过四根第一短路探针（4）与地板（6）进行短路；给单极子（1）加以锥形顶加载套筒（2），锥形顶加载套筒（2）进行圆环顶加载，顶加载圆环（7）焊接在锥形顶加载套筒（2）的顶部；锥形顶加载套筒（2）的顶加载圆环（7）通过四根第二短路探针（5）与地板（6）短路。
2.根据权利要求1所述的宽带低剖面锥形套筒单极子天线，其特征在于，所述的锥形顶加载套筒（2）是套在单极子（1）外的锥形套筒，且在锥形套筒顶部加以顶加载圆环（7）。
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