CN104466355A - 一种微带天线和网桥天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微带天线和网桥天线，该微带天线包括底板和天线单元，天线单元包括一个辐射体和n个引向器，一个辐射体和n个引向器依次通过层层叠加的方式设置于底板的反射面的上方，且底板的反射面、一个辐射体、n个引向器均依次相互间隔；天线单元还包括竖立在底板的反射面上的固定杆，固定杆用于依次固定层层叠加的一个辐射体和n个引向器，一个辐射体通过馈线与底板上的馈电点连接；其中，底板、一个辐射体、n个引向器以及固定杆均为金属结构，n为大于1的自然数。本发明可以承受更大的发射接收功率，能提高整个网桥天线的收发能力，并且具有非常好的接收和发射效果。

Description

一种微带天线和网桥天线

【技术领域】

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种微带天线和网桥天线。 

【背景技术】

目前，5.1～5.4GHz的地铁隧道网桥天线，通过在介质上覆铜板而形成天线，天线内部是采用八木定向天线设计原理，通过一个偶极子加多个引向器的设计，使得天线波束尽量压窄从而提高天线的最大增益。经过研究发现，这种设计存在以下缺陷：天线的辐射效率较低；在大功率情况下该网桥天线容易出现故障。 

【发明内容】

对上述问题进一步研究发现，造成上述问题的原因如下： 

由于存在介质损耗，天线的辐射效率受到较大的影响，从而提高天线辐射效率较为困难；介质板上的覆铜面通常存在某些走线比较细的地方，当天线工作在较大功率的情况下，这些部位往往无法承载，从而容易出现故障。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微带天线和网桥天线，不仅可以提高天线的辐射效率，而且在大功率下不容易出现故障。 

一种微带天线，包括底板和天线单元，所述天线单元包括一个辐射体和n个引向器，所述一个辐射体和所述n个引向器依次通过层层叠加的方式设置于所述底板的反射面的上方，且所述底板的反射面、所述一个辐射体、所述n个引向器均依次相互间隔； 

所述天线单元还包括竖立在所述底板的反射面上的固定杆，所述固定杆用于依次固定层层叠加的所述一个辐射体和所述n个引向器，所述一个辐射体通过馈线与所述底板上的馈电点连接；其中，所述底板、所述一个辐射体、所述n个引向器以及所述固定杆均为金属结构，n为大于1的自然数。 

在一个实施例中，所述辐射体呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形，且所述辐射体的长不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的半波长，所述辐射体的宽不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的四分之一波长，其中， 

若所述辐射体呈长方形，则所述辐射体的长和宽分别为所述长方形的较长边长和较短边长； 

若所述辐射体呈三角形，则所述辐射体的长为所述馈电点至三角形的远离所述馈 电点的另外两个顶点的距离中较长者，所述辐射体的宽为该另外两个顶点之间的距离； 

若所述辐射体呈菱形，则所述辐射体的长和宽分别是所述菱形的较长对角线和较短对角线； 

若所述辐射体呈椭圆，则所述辐射体的长和宽分别是所述椭圆的长轴和短轴； 

若所述辐射体呈梯形，则辐射体的长是梯形的较长底边，所述宽为所述梯形的高。 

在一个实施例中，所述底板的反射面与所述一个辐射体之间距离不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的八分之一波长。 

在一个实施例中，所述n个引向器的大小尺寸与形状完全相同，每一个引向器呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形，且每一个引向器的长不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的的三分之一波长，每一个引向器的宽不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的五分之一波长，其中， 

若所述每一个引向器呈长方形，则所述辐射体的长和宽分别为所述长方形的较长边长和较短边长； 

若所述每一个引向器呈三角形，则所述辐射体的长为所述馈电点至三角形的远离所述馈电点的另外两个顶点的距离中较长者，所述辐射体的宽为该另外两个顶点之间的距离； 

若所述每一个引向器呈菱形，则所述辐射体的长和宽分别是所述菱形的较长对角线和较短对角线； 

若所述每一个引向器呈椭圆，则所述辐射体的长和宽分别是所述椭圆的长轴和短轴； 

若所述每一个引向器呈梯形，则辐射体的长是梯形的较长底边，所述宽为所述梯形的高。 

在一个实施例中，在所述n个引向器中，相邻两个引向器之间的间隔距离均不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的四分之一波长。 

在一个实施例中，在所述n个引向器中，所述辐射体与最靠近的引向器之间的间隔距离介于所述微带天线接收或辐射电磁波的的八分之一波长至十分之一波长之间。 

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种网桥天线，包括底板、至少三组任一项所述的天线单元、至少三组隔离板，其中，所述三组隔离板均竖立在所述底板的反射面上并与所述底板电接触，通过所述三组隔离板将所述底板分隔成数量与所述天线单元数量相同的区域，所述每一天线单元分别设置在相应的区域内； 

所述三组隔离板包括第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板，所述三组天线单元包括相同的第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元，所述第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板具有共同的连接处，所述底板被第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板分隔成第一区域、第二区域和第三区域，所述第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元分别设置在所述第一区域、第二区域和第三区域内，所述辐射体呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形； 

若所述辐射体呈长方形，则所述长方形的宽靠近所述馈电点； 

若所述辐射体呈三角形，所述三角形的一个顶点靠近所述连接处； 

若所述辐射体呈菱形，所述菱形的较长对角线方向上的一个顶点靠近所述连接处； 

若所述辐射体呈椭圆，所述椭圆的长轴与椭圆的交点靠近所述连接处； 

若所述辐射体呈梯形，所述梯形的较短底边靠近所述连接处、较长底边远离所述连接处。 

在一个实施例中， 

所述馈电点靠近所述连接处； 

若所述辐射体呈长方形，则所述长方形的长不小于宽度不小于

若所述辐射体呈三角形，所述馈电点至三角形的远离所述连接处的另外两个顶点的距离中较长者不小于该另外两个顶点之间的距离不小于

若所述辐射体呈菱形，所述菱形的较长对角线不小于且较短对角线不小于

若所述辐射体呈椭圆，所述椭圆的长轴不小于且短轴不小于

若所述辐射体呈梯形，所述梯形的较长斜边不小于且高不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。 

在一个实施例中，所述辐射体与底板之间的距离不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。 

在一个实施例中，所述辐射体与最靠近的引向器之间的距离不小于且不大于 

在一个实施例中，当所述天线单元具有至少两个引向器时，相邻的引向器之间的距离不小于

在一个实施例中， 

若所述引向器呈长方形，则所述长方形的宽靠近所述馈电点； 

若所述引向器呈三角形，所述三角形的靠近馈电点的顶点至远离所述馈电点的另外两个顶点的距离中较长者不小于该另外两个顶点之间的距离不小于

若所述引向器呈菱形，所述菱形的较长对角线不小于且较短对角线不小于

若所述引向器呈椭圆，所述椭圆的长轴不小于且短轴不小于

若所述引向器呈梯形，所述梯形的较长斜边不小于且高不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。 

在一个实施例中，所述隔离板凸出所述底板的高度不小于所述隔离板的长度不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。 

本发明的有益效果是：通过采用全金属的底板、辐射体、引向器和固定杆，可以承受更大的发射接收功率；另外，通过采用特殊形状的辐射器，在底板具有多个天线单元且底板的面积一定时，可以最大限度利用底板的面积，从而提高整个网桥天线的收发能力；再者，通过实验研究得到一系列的尺寸参数，从而保证了本网桥天线能够达到非常好的接收和发射效果。 

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的网桥天线的结构示意图； 

图2是本发明一种实施例的网桥天线接收（或发送）无线电波的频率与返回损失和隔离度关系的仿真图； 

图3是本发明一种实施例的网桥天线接收（或发送）无线电波的频率与驻波比关系的仿真图； 

图4是本发明一种实施例的网桥天线接收（或发送）无线电波的天线增益图； 

图5是本发明一种实施例的网桥天线的波瓣图。 

【具体实施方式】

以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步详细说明。 

如图1所示，一种实施例的网桥天线1，包括底板14、隔离板15和多个天线单元，在本实施例中有三个天线单元：第一天线单元11、第二天线单元12和第三天线单元13，隔离板15包括：竖立在底板14的反射面上的第一隔离板151、第二隔离板152和第三隔离板153，第一隔离板151、第二隔离板152和第三隔离板153具有共同的连接处154，隔离板15与底板14电接触，底板14被第一隔离板151、第二隔离板152和第三隔离板153分隔成第一区域141、第二区域142和第三区域143，第一天线单元11、第二天线单元12和第三天线单元13分别设置在第一区域141、第二区域142和第三区域143内。 

每个天线单元具有相同的结构，以下针对第一天线单元作详细描述。 

第一天线单元11包括辐射体111、引向器和固定杆113，底板14、隔离板15、辐射体111、引向器和固定杆113均是金属，辐射体111具有6个相同的引向器：引向器112和引向器114等，如图1所示，辐射体111在引向器112和底板14之间，辐射体111和引向器112依次通过固定杆113竖立固定在底板14上，即辐射体111和多个引向器依次通过层层叠加的方式设置于底板14的反射面的上方，辐射体111通过馈线与底板上的馈电点16连接，馈电点16靠近连接处154。 

底板14大体呈圆形，第一区域141、第二区域142和第三区域143的面积大体相同，相邻的隔离板之间的夹角大致为120°，连接处154在底板14的中心或者中心附近，辐射体111呈三角形、菱形、椭圆或梯形； 

若辐射体111呈三角形，所述三角形的一个顶点靠近连接处154，馈电点16至三角形的远离连接处154的另外两个顶点的距离中较长者（即在此情况下本辐射体111的长）不小于该另外两个顶点之间的距离（即在此情况下本辐射体111的宽）不 小于

若辐射体111呈菱形，所述菱形的较长对角线方向上的一个顶点靠近连接处154，所述菱形的较长对角线（即在此情况下本辐射体111的长）不小于且较短对角线（即在此情况下本辐射体111的宽）不小于

若辐射体111呈椭圆，所述椭圆的长轴与椭圆的交点靠近连接处154，所述椭圆的长轴（即在此情况下本辐射体111的长）不小于且短轴（即在此情况下本辐射体111的宽）不小于

若辐射体111呈梯形，所述梯形的较短底边靠近连接处154、较长底边远离连接处154，如图1所示，所述梯形的较长斜边（即在此情况下本辐射体111的长）不小于且高（即在此情况下本辐射体111的宽）不小于其中，网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ（每个天线单元的接收或辐射电磁波的波长都相同或者接近相同），该接收的波长可以是一个范围内的值，如5.1～5.4GHz范围内对应的电磁波长。 

这样，在底板14面积一定的情况下，可以保证辐射体111具有尽可能大的面积，从而提高整个网桥天线的收发能力。 

若辐射体111呈矩形，所述矩形的长度不小于宽度不小于且宽靠近所述馈电点。 

辐射体111在具有上述的参数要求下，才能保证能把能量最佳效果地辐射出去、以及将电磁波最佳效果地接收进来。 

辐射体111与底板14之间的距离不小于辐射体111与最靠近的引向器112之间的距离不小于且不大于相邻的引向器112和引向器113之间的距离不小于 

引向器112与辐射体111的形状相同或者大致相同，并且与辐射体111平行或大致平行。 

若引向器112呈三角形，三角形的靠近馈电点16的顶点至远离馈电点16的另外两个顶点的距离中较长者（即在此情况下本引向器112的长）不小于该另外两个顶点之间的距离（即在此情况下本引向器112的宽）不小于

若引向器112呈菱形，所述菱形的较长对角线（即在此情况下本引向器112的长）不小于且较短对角线（即在此情况下本引向器112的宽）不小于

若引向器112呈椭圆，所述椭圆的长轴（即在此情况下本引向器112的长）不小于且短轴（即在此情况下本引向器112的宽）不小于

若引向器112呈梯形，所述梯形的较长斜边（即在此情况下本引向器112的长）不小于且高（即在此情况下本引向器112的宽）不小于

第一隔离板151高出底板14的高度不小于第一隔离板151的长度（即从连接处154至隔离板151的末端）不小于同样，第二隔离板152和第三隔离板153也最好符合这些参数条件。 

如图2所示，曲线群a中的每条曲线分别表示三个天线单元接收无线电波的返回损失比，在频率5.1-5.4GHz之间，即直线m和n所指范围之间，三个天线单元的返回损失都低于-10dB；曲线群b表示三个天线单元之间的隔离度，在频率5.1-5.4GHz之间，即直线m和n所指范围之间，三个天线单元的隔离度都低于-25dB，满足地铁隧道网桥设备的要求。 

如图3所示，3个曲线分别表示三个天线单元接收无线电波的驻波比，在频率5.1-5.4GHz之间，s和t所指范围之间，驻波比小于2.0，满足地铁隧道网桥设备的要求。 

图4是本网桥天线在空间各向的最大增益图，其中，最大的增益出现在5.25GHz上，为11dBi。 

图5是本网桥天线的半波功率波瓣宽，在极坐标角度为0°上波瓣宽为55°，而在极坐标角度为90°上波瓣宽为75°，满足地铁隧道网桥设备的要求。 

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 

Claims (13)

1.一种微带天线，包括底板和天线单元，其特征是：所述天线单元包括一个辐射体和n个引向器，所述一个辐射体和所述n个引向器依次通过层层叠加的方式设置于所述底板的反射面的上方，且所述底板的反射面、所述一个辐射体、所述n个引向器均依次相互间隔；

所述天线单元还包括竖立在所述底板的反射面上的固定杆，所述固定杆用于依次固定层层叠加的所述一个辐射体和所述n个引向器，所述一个辐射体通过馈线与所述底板上的馈电点连接；其中，所述底板、所述一个辐射体、所述n个引向器以及所述固定杆均为金属结构；n为大于1的自然数。

2.如权利要求1所述的微带天线，其特征是：所述辐射体呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形，且所述辐射体的长不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的半波长，所述辐射体的宽不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的四分之一波长，其中，

若所述辐射体呈长方形，则所述辐射体的长和宽分别为所述长方形的较长边长和较短边长；

若所述辐射体呈三角形，则所述辐射体的长为所述馈电点至三角形的远离所述馈电点的另外两个顶点的距离中较长者，所述辐射体的宽为该另外两个顶点之间的距离；

若所述辐射体呈菱形，则所述辐射体的长和宽分别是所述菱形的较长对角线和较短对角线；

若所述辐射体呈椭圆，则所述辐射体的长和宽分别是所述椭圆的长轴和短轴；

若所述辐射体呈梯形，则辐射体的长是梯形的较长底边，所述宽为所述梯形的高。

3.如权利要求1所述的微带天线，其特征是：所述底板的反射面与所述一个辐射体之间距离不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的八分之一波长。

4.如权利要求1所述的微带天线，其特征是：所述n个引向器的大小尺寸与形状完全相同，每一个引向器呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形，且每一个引向器的长不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的的三分之一波长，每一个引向器的宽不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的五分之一波长，其中，

若所述每一个引向器呈长方形，则所述辐射体的长和宽分别为所述长方形的较长边长和较短边长；

若所述每一个引向器呈三角形，则所述辐射体的长为所述馈电点至三角形的远离所述馈电点的另外两个顶点的距离中较长者，所述辐射体的宽为该另外两个顶点之间的距离；

若所述每一个引向器呈菱形，则所述辐射体的长和宽分别是所述菱形的较长对角线和较短对角线；

若所述每一个引向器呈椭圆，则所述辐射体的长和宽分别是所述椭圆的长轴和短轴；

若所述每一个引向器呈梯形，则辐射体的长是梯形的较长底边，所述宽为所述梯形的高。

5.如权利要求1所述的微带天线，其特征是：在所述n个引向器中，相邻两个引向器之间的间隔距离均不小于所述微带天线接收或辐射电磁波的四分之一波长。

6.如权利要求1所述的微带天线，其特征是：在所述n个引向器中，所述辐射体与最靠近的引向器之间的间隔距离介于所述微带天线接收或辐射电磁波的的八分之一波长至十分之一波长之间。

7.一种网桥天线，其特征是：包括底板、至少三组如权利要求1-6任一项所述的天线单元、至少三组隔离板，其中，所述三组隔离板均竖立在所述底板的反射面上并与所述底板电接触，通过所述三组隔离板将所述底板分隔成数量与所述天线单元数量相同的区域，所述每一天线单元分别设置在相应的区域内；

所述三组隔离板包括第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板，所述三组天线单元包括相同的第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元，所述第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板具有共同的连接处，所述底板被第一隔离板、第二隔离板和第三隔离板分隔成第一区域、第二区域和第三区域，所述第一天线单元、第二天线单元和第三天线单元分别设置在所述第一区域、第二区域和第三区域内，所述辐射体呈长方形、三角形、菱形、椭圆或梯形；

若所述辐射体呈长方形，则所述长方形的宽靠近所述馈电点；

若所述辐射体呈三角形，所述三角形的一个顶点靠近所述连接处；

若所述辐射体呈菱形，所述菱形的较长对角线方向上的一个顶点靠近所述连接处；

若所述辐射体呈椭圆，所述椭圆的长轴与椭圆的交点靠近所述连接处；

若所述辐射体呈梯形，所述梯形的较短底边靠近所述连接处、较长底边远离所述连接处。

8.如权利要求7所述的网桥天线，其特征是：所述馈电点靠近所述连接处；

若所述辐射体呈长方形，则所述长方形的长不小于宽度不小于

若所述辐射体呈三角形，所述馈电点至三角形的远离所述连接处的另外两个顶点的距离中较长者不小于该另外两个顶点之间的距离不小于

若所述辐射体呈菱形，所述菱形的较长对角线不小于且较短对角线不小于

若所述辐射体呈椭圆，所述椭圆的长轴不小于且短轴不小于

若所述辐射体呈梯形，所述梯形的较长斜边不小于且高不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。

9.如权利要求7所述的网桥天线，其特征是：所述辐射体与底板之间的距离不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ，其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。

10.如权利要求7所述的网桥天线，其特征是：所述辐射体与最靠近的引向器之间的距离不小于且不大于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。

11.如权利要求10所述的网桥天线，其特征是：当所述天线单元具有至少两个引向器时，相邻的引向器之间的距离不小于

12.如权利要求7所述的网桥天线，其特征是：

若所述引向器呈长方形，则所述长方形的宽靠近所述馈电点；

若所述引向器呈三角形，所述三角形的靠近馈电点的顶点至远离所述馈电点的另外两个顶点的距离中较长者不小于该另外两个顶点之间的距离不小于

若所述引向器呈菱形，所述菱形的较长对角线不小于且较短对角线不小于

若所述引向器呈椭圆，所述椭圆的长轴不小于且短轴不小于

若所述引向器呈梯形，所述梯形的较长斜边不小于且高不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。

13.如权利要求7所述的网桥天线，其特征是：所述隔离板凸出所述底板的高度不小于所述隔离板的长度不小于其中所述网桥天线接收或辐射电磁波的波长为λ。