CN105870608A - 一种应用于船联网的高增益宽带全向天线 - Google Patents

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刘震国
徐勇
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Southeast University
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Abstract

本发明公开了一种应用于船联网的高增益宽带全向天线，属于全向天线技术领域，其包括介质基板、半波振子臂、中心导带和渐变接地板，在介质基板上表面中心导带上分别设置与之相连的半波振子臂，任意相邻的两个半波振子臂振子方向相反；在介质基板下表面中心导带上也分别设置与之相连的半波振子臂，任意相邻的两个半波振子臂振子方向相反；介质基板上表面中心导带每个分别设置的半波振子臂与介质基板下表面中心导带对应位置处分别设置的半波振子臂对称设置，每对对称设置的半波振子臂组成一对半波振子。本发明不仅结构简单，加工方便，而且在同等单元数的要求下，可有效降低天线的纵向尺寸，由于半波振子构成的阵列相邻单元对应的振子方向是相反的，很方便的解决了馈电的问题。

Description

一种应用于船联网的高增益宽带全向天线
技术领域
本发明属于全向天线技术领域，具体涉及一种应用于船联网的高增益宽带全向天线。
背景技术
全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。
全向天线被广泛应用于各种通信系统中，采用全向天线可以实现大范围的无线覆盖。然而，在船联网系统中，由于工作环境复杂，需要较高增益的全向天线用于信号的接收。
目前应用于船联网的全向天线主要采用富兰克林天线，其利用纯金属导线构成，辐射单元为半波长导线，辐射单元之间利用半波长导线绕成倒相器，上述天线虽然结构较为简单，但天线的增益较低且带宽较窄。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种应用于船联网的高增益宽带全向天线，不仅结构简单紧凑，而且加工方便。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于船联网的高增益宽带全向天线，包括介质基板、半波振子臂、中心导带和渐变接地板，在所述的介质基板上表面设有中心导带，该中心导带的尾端与渐变接地板相连，在介质基板下表面也设有中心导带，该中心导带的尾端与介质基板下表面边缘处相接；在所述的介质基板上表面中心导带上分别设置与之相连的半波振子臂，任意相邻的两个所述的半波振子臂振子方向相反；在介质基板下表面中心导带上也分别设置与之相连的半波振子臂，任意相邻的两个所述的半波振子臂振子方向相反；介质基板上表面中心导带每个分别设置的半波振子臂与介质基板下表面中心导带对应位置处的半波振子臂对称设置，每对对称设置的半波振子臂组成一对半波振子。
在所述的半波振子臂上刻蚀缝隙。
所述的渐变接地板与外设的同轴电缆连接。
所述的半波振子臂为印制在介质基板上的微带线。
相邻所述的每对半波振子构成的阵列单元间距为四分之一自由空间波长。
所述的介质基板上表面或下表面相邻的半波振子臂间距为四分之一自由空间波长。
有益效果：与现有技术相比，本发明的应用于船联网的高增益宽带全向天线，不仅结构简单，加工方便，而且通过利用单元分布于导带的两侧，相邻单元之间距仅为四分之一波长，因此天线的纵向尺寸利用率更高，在同等单元数的要求下，可有效降低天线的纵向尺寸，由于半波振子构成的阵列相邻单元对应的振子方向是相反的，因此很方便的解决了馈电的问题。
附图说明
图1为应用于船联网的高增益宽带全向天线总体结构示意图；
图2为介质基板上表面图；
图3为介质基板下表面图；
图4为半波振子图；
图5为反射系数曲线图；
图6为水平面方向图；
图7为垂直面方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
如图1-3所示，一种应用于船联网的高增益宽带全向天线，包括介质基板1、半波振子臂2、中心导带3和渐变接地板4，在介质基板1上表面设有中心导带3，该中心导带3的尾端与渐变接地板4相连，渐变接地板4与外设的同轴电缆连接；在介质基板1下表面也设有中心导带3，该中心导带3的尾端与介质基板1下表面边缘处相接。
在介质基板1上表面中心导带3上分别设置与之相连的若干半波振子臂2，在介质基板1下表面中心导带3上也分别设置与之相连的若干半波振子臂2。介质基板1上表面中心导带3每个分支点处的半波振子臂2与介质基板1下表面中心导带3相应分支点处的半波振子臂2对称设置，每对对称设置的半波振子臂2组成一对半波振子。
介质基板1上表面的任意相邻的两个半波振子臂2振子方向相反。介质基板1下表面的任意相邻的两个半波振子臂2振子方向相反。
半波振子臂2为印制在介质基板1上的微带线，其长度近似为四分之一导波波长。
相邻的每对半波振子构成的阵列单元间距为四分之一自由空间波长，介质基板1上表面或下表面相邻的半波振子臂间距为四分之一自由空间波长。
如图4所示，每对半波振子的长度为2l，宽度均为w。在半波振子臂2上刻蚀长度为l1，宽度为w1的缝隙。
为了便于说明各结构参数的设计过程，给定结构参数：每对半波振子的长度2l＝64mm，宽度w＝3.0mm，半波振子臂2上的缝隙长度l1＝31mm，宽度w1＝1mm，介质基板1同侧表面上相邻单元的间距为30mm，介质基板1同侧表面上中心导带3同侧的单元间距60mm，中心频率f＝2GHz。选用仿真软件如Ansoft公司的HFSS、CST公司的Microwave Studio CST等高频仿真软件，在计算机上模拟仿真得到：如图5所示的反射系数曲线图、图6所示的水平面方向图、图7所示的垂直面方向图。以上得到的曲线实在给定条件下获得，若改变结构参数也可以获得相似的曲线。

Claims (6)

1.一种应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：包括介质基板(1)、半波振子臂(2)、中心导带(3)和渐变接地板(4)，在所述的介质基板(1)上表面设有中心导带(3)，该中心导带(3)的尾端与渐变接地板(4)相连，在介质基板(1)下表面也设有中心导带(3)，该中心导带(3)的尾端与介质基板(1)下表面边缘处相接；在所述的介质基板(1)上表面中心导带(3)的两侧均分别设置与之相连的半波振子臂(2)，任意相邻的两个所述的半波振子臂(2)振子方向相反；在所述的介质基板(1)下表面中心导带(3)的两侧均分别设置与之相连的半波振子臂(2)，任意相邻的两个所述的半波振子臂(2)振子方向相反；介质基板(1)上表面中心导带(3)每个分别设置的半波振子臂(2)与介质基板(1)下表面中心导带(3)对应位置处的半波振子臂(2)对称设置，每对对称设置的半波振子臂(2)组成一对半波振子。
2.根据权利要求1所述的应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：在所述的半波振子臂(2)上刻蚀缝隙。
3.根据权利要求1所述的应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：所述的渐变接地板(4)与外设的同轴电缆连接。
4.根据权利要求1所述的应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：所述的半波振子臂(2)为印制在介质基板(1)上的微带线。
5.根据权利要求1所述的应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：相邻所述的每对半波振子构成的阵列单元间距为四分之一自由空间波长。
6.根据权利要求1所述的应用于船联网的高增益宽带全向天线，其特征在于：所述的介质基板(1)上表面或下表面相邻的半波振子臂(2)间距为四分之一自由空间波长。
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