CN105552530B - 中心对称水平极化宽频全向阵列天线 - Google Patents

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Abstract

一种中心对称水平极化宽频全向阵列天线，包括圆形介质板，在圆形介质板的一个表面设有功分馈电网络，在圆形介质板的另一个表面设有公共圆盘金属地，公共圆盘金属地向外延伸形成一个圆环形金属箔，由设在圆环形金属箔上的第一、第二、第三及第四径向缝隙对圆环形金属箔进行均匀分割形成四个圆弧形印刷偶极子，各圆弧形印刷偶极子上分别设有径向中隙，径向中隙位于圆弧形印刷偶极子的径向对称中心线上，在各径向缝隙内都设有径向矩形耦合分支，在径向缝隙的内侧端部连接有弧形缝隙，各弧形缝隙以公共圆盘金属地的中心为圆心共圆，在各径向缝隙的外侧设有弧形引向分支，且各弧形引向分支分别位于以公共圆盘金属地的中心为圆心的圆周上。

Description

中心对称水平极化宽频全向阵列天线
技术领域
本发明涉及一种中心对称水平极化宽频全向天线阵及其调整方法，属于移动通信基站等设施装备的天线。
背景技术
随着移动通信技术的发展，要求基站天线、局域中转基站天线等不仅要求垂直极化，而且要求水平极化，不仅要求高频段(1710MHz‐2700MHz)为水平垂直双极化，而且要求低频段(698MHz‐960MHz)为水平垂直双极化，为了顺利实现水平极化和垂直极化的一体化设计，要求低频段水平极化天线不圆度要好、同时中心有穿孔。现有的水平极化天线技术不能满足这一要求。本发明主要是克服这一困难设计的高频段水平极化天线阵列，其驻波好，不圆度好、易于与垂直极化集成、易于加工。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，为此，本发明的一个目的在于提出一种能够改善天线不圆度和驻波特性的中心对称水平极化宽频全向天线阵。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中心对称水平极化宽频全向阵列天线，包括：圆形介质板，在圆形介质板的一个表面设有功分馈电网络，在圆形介质板的另一个表面设有公共圆盘金属地，所述公共圆盘金属地向外延伸形成一个圆环形金属箔，在圆环形金属箔上设有第一径向缝隙、第二径向缝隙、第三径向缝隙及第四径向缝隙，所述第一径向缝隙、第二径向缝隙、第三径向缝隙及第四径向缝隙对圆环形金属箔进行均匀分割并形成第一圆弧形印刷偶极子、第二圆弧形印刷偶极子、第三圆弧形印刷偶极子及第四圆弧形印刷偶极子，在第一圆弧形印刷偶极子、第二圆弧形印刷偶极子、第三圆弧形印刷偶极子及第四圆弧形印刷偶极子上分别设有第一径向中隙、第二径向中隙、第三径向中隙及第四径向中隙，且所述第一径向中隙、第二径向中隙、第三径向中隙及第四径向中隙分别位于第一圆弧形印刷偶极子、第二圆弧形印刷偶极子、第三圆弧形印刷偶极子及第四圆弧形印刷偶极子的径向对称中心线上，在第一径向缝隙、第二径向缝隙、第三径向缝隙及第四径向缝隙内都设有径向矩形耦合分支，在第一径向缝隙、第二径向缝隙、第三径向缝隙及第四径向缝隙的内侧端部连接有弧形缝隙，且各弧形缝隙以公共圆盘金属地的中心为圆心共圆，在第一径向缝隙、第二径向缝隙、第三径向缝隙及第四径向缝隙的外侧设有弧形引向分支，且各弧形引向分支分别位于以公共圆盘金属地的中心为圆心的圆周上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明在四个圆弧形印刷偶极子之间设有四个径向矩形耦合分支及其外部末端设有四个弧形引向分支，由于引入了四个径向矩形耦合分支及其外部末端设有四个弧形引向分支，改善了振子表面电流分布的均匀性，从而改善天线驻波特性；为了体现该优点，本发明分别在图6和图7中给出两种驻波特性，图6为设有了四个耦合分支和四个扇形引向分支的本发明结构的驻波特性，图7则未设径向矩形耦合分支和弧形引向分支的驻波特性，两者比较图6驻波显然由于图7驻波，驻波改善0.3。
本发明通过四个圆弧形印刷偶极子中间设有四个径向矩形耦合分支及其外部末端设有四个弧形引向分支，有利于改善天线辐射方向图的不圆度，不圆度改善达到0.5dB左右。表1是本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的30°仰角辐射方向图不圆度数据。
表1
本发明的全向天线阵完全采用印刷电路工艺即可实现，无需外加辅助电路和结构，因此加工便利，一致性好，成品率高。
因此，本发明具有驻波小、不圆度好、增益高、结构紧凑、易于加工的优点。
附图说明
本发明的上述优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的俯视结构图；
图2是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的介质板结构剖面俯视图；
图3是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线馈电巴伦网络剖面俯视图；
图4是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线功分器剖面俯视图；
图5是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的功分馈电网络剖面俯视图；
图6是根据本发明实施例的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的驻波特性；
图7是未设有四个矩形耦合分支及其外部末端设有四个弧形引向分支的中心对称水平极化宽频全向阵列天线的驻波特性。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种中心对称水平极化宽频全向阵列天线，如图1、图2所示，包括：圆形介质板9，在圆形介质板9的一个表面设有功分馈电网络，在圆形介质板9的另一个表面设有公共圆盘金属地5，所述公共圆盘金属地5向外延伸形成一个圆环形金属箔，在圆环形金属箔上设有第一径向缝隙14‐1、第二径向缝隙14‐2、第三径向缝隙14‐3及第四径向缝隙14‐4，所述第一径向缝隙14‐1、第二径向缝隙14‐2、第三径向缝隙14‐3及第四径向缝隙14‐4对圆环形金属箔进行均匀分割并形成第一圆弧形印刷偶极子1、第二圆弧形印刷偶极子2、第三圆弧形印刷偶极子3及第四圆弧形印刷偶极子4，在第一圆弧形印刷偶极子1、第二圆弧形印刷偶极子2、第三圆弧形印刷偶极子3及第四圆弧形印刷偶极子4上分别设有第一径向中隙1‐3、第二径向中隙2‐3、第三径向中隙3‐3及第四径向中隙4‐3，且所述第一径向中隙1‐3、第二径向中隙2‐3、第三径向中隙3‐3及第四径向中隙4‐3分别位于第一圆弧形印刷偶极子1、第二圆弧形印刷偶极子2、第三圆弧形印刷偶极子3及第四圆弧形印刷偶极子4的径向对称中心线上，在第一径向缝隙14‐1、第二径向缝隙14‐2、第三径向缝隙14‐3及第四径向缝隙14‐4内都设有径向矩形耦合分支6，由中心向外延成辐射状，在第一径向缝隙14‐1、第二径向缝隙14‐2、第三径向缝隙14‐3及第四径向缝隙14‐4的内侧端部连接有弧形缝隙6‐1，且各弧形缝隙6‐1以公共圆盘金属地5的中心为圆心共圆，在第一径向缝隙14‐1、第二径向缝隙14‐2、第三径向缝隙14‐3及第四径向缝隙14‐4的外侧设有弧形引向分支7，且各弧形引向分支7分别位于以公共圆盘金属地5的中心为圆心的圆周上。
在本实施例中，如图3～图5所示，所述功分馈电网络为1对四同心等幅同相功分网络，所述1对四同心等幅同相功分网络13包括一个主通道11及四个巴伦1‐5、2‐5、3‐5和4‐5，所述主通道11通过四个分支通道1‐6、2‐6、3‐6和4‐6分别与四个巴伦连接，并且，所述主通道11与公共圆盘金属地5同心；在公共圆盘金属地5的中心设有圆形孔8，在圆形介质板9的中心设有圆形通孔10，所述圆形孔8与圆形通孔10同心，1对四同心等幅同相功分网络的主通道11为内接接口，所述内接接口用于连接馈电电缆芯线，且所述馈电电缆芯线穿过所述圆形孔8及圆形通孔10。馈电电缆的屏蔽层连接于公共圆盘金属地5。
对本发明所述中心对称水平极化宽频全向阵列天线进行调整的方法是：先根据中心对称水平极化宽频全向阵列天线的基本结构制备出中心对称水平极化宽频全向阵列天线，然后对中心对称水平极化宽频全向阵列天线中的四个矩形耦合分支和四个弧形引向分支7进行调整，以改善驻波。
在上述具体实施例中：
圆形介质板9采用厚度为1.524mm的高频板雅龙介质板ArlonAD255C，相对介电常数为2.55，损耗角正切为0.0014，外围直径为126mm，圆形通孔10的孔径为3.2mm。
功分馈电网络包括1：4等幅同相功分器13和四个馈电微带线12，功分器13主分支11为标准50欧姆输出接口，功分馈电网络由覆铜层形成，厚度35um。
圆弧形印刷偶极子阵列由四个圆弧形印刷偶极子1,2,3,4组成，每个圆弧形印刷印刷偶极子1,2,3,4，外半径70mm，内半径为28mm，各径向缝隙深度为24.7mm，张角为81度，宽度为3mm，圆环形印刷偶极子为覆铜层，厚度为35微米。四个圆环形印刷偶极子通过向圆形介质板1中心延伸，和公共圆盘金属地5连接，构成一个整体。公共圆盘金属地5外径为22mm，内径为3.2mm，为厚度35微米的覆铜层构成。
本实施例对应驻波1.6的频段为1575MHz‐3190MHz，如图6所示，频带内所有频点不圆度均小于2.2dB，如表1所示。
上述实施例为本发明的一个典型实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种中心对称水平极化宽频全向阵列天线，包括：圆形介质板（9），在圆形介质板（9）的一个表面设有功分馈电网络，其特征在于，在圆形介质板（9）的另一个表面设有公共圆盘金属地（5），所述公共圆盘金属地（5）向外延伸形成一个圆环形金属箔，在圆环形金属箔上设有第一径向缝隙（14-1）、第二径向缝隙（14-2）、第三径向缝隙（14-3）及第四径向缝隙（14-4），所述第一径向缝隙（14-1）、第二径向缝隙（14-2）、第三径向缝隙（14-3）及第四径向缝隙（14-4）对圆环形金属箔进行均匀分割并形成第一圆弧形印刷偶极子（1）、第二圆弧形印刷偶极子（2）、第三圆弧形印刷偶极子（3）及第四圆弧形印刷偶极子（4），在第一圆弧形印刷偶极子（1）、第二圆弧形印刷偶极子（2）、第三圆弧形印刷偶极子（3）及第四圆弧形印刷偶极子（4）上分别设有第一径向中隙（1-3）、第二径向中隙（2-3）、第三径向中隙（3-3）及第四径向中隙（4-3），且所述第一径向中隙（1-3）、第二径向中隙（2-3）、第三径向中隙（3-3）及第四径向中隙（4-3）分别位于第一圆弧形印刷偶极子（1）、第二圆弧形印刷偶极子（2）、第三圆弧形印刷偶极子（3）及第四圆弧形印刷偶极子（4）的径向对称中心线上，在第一径向缝隙（14-1）、第二径向缝隙（14-2）、第三径向缝隙（14-3）及第四径向缝隙（14-4）内都设有径向矩形耦合分支（6），在第一径向缝隙（14-1）、第二径向缝隙（14-2）、第三径向缝隙（14-3）及第四径向缝隙（14-4）的内侧端部连接有弧形缝隙（6-1），且各弧形缝隙（6-1）以公共圆盘金属地（5）的中心为圆心共圆，在第一径向缝隙（14-1）、第二径向缝隙（14-2）、第三径向缝隙（14-3）及第四径向缝隙（14-4）的外侧设有弧形引向分支（7），且各弧形引向分支（7）分别位于以公共圆盘金属地（5）的中心为圆心的圆周上，所述功分馈电网络为1对四同心等幅同相功分网络，所述1对四同心等幅同相功分网络包括一个主通道（11）及四个巴伦，所述主通道（11）通过四个分支通道分别与四个巴伦连接，并且，所述主通道（11）与公共圆盘金属地（5）同心。
2.根据权利要求1所述的中心对称水平极化宽频全向阵列天线，其特征在于，在公共圆盘金属地（5）的中心设有圆形孔（8），在圆形介质板（9）的中心设有圆形通孔（10），所述圆形孔（8）与圆形通孔（10）同心，1对四同心等幅同相功分网络的主通道（11）为内接接口，所述内接接口用于连接馈电电缆芯线，且所述馈电电缆芯线穿过所述圆形孔（8）及圆形通孔（10）。
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