CN106654540B - 一种天线振子组件及射灯天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种天线振子组件及射灯天线，所述天线振子组件包括辐射振子和金属反射腔，辐射振子设置在金属反射腔的中央；金属反射腔由底板和周围侧壁围合形成上端开口的半封闭腔体；所述辐射振子的结构包括振子臂和巴伦部，振子臂设置在巴伦部的顶部，巴伦部的底部固定设置在金属反射腔的底板上。本发明所提供的天线振子组件，适用于GSM频段，其相对于一般同频带振子拥有更高的增益，其主瓣波束宽度要更窄，意味着它在某个方向上辐射的电磁能量更为集中，而其带宽相对于一般同频带振子会更宽，驻波也更低，意味着当多个振子组成组阵时，能够提供足够大的工作带宽使其满足生产要求。
Description
技术领域
本发明涉及射灯天线设备领域，主要涉及一种天线振子组件及射灯天线。
背景技术
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。
通信天线一般由辐射振子、反射板、天线罩、馈电网络四部分组成。天线外罩是天线必不可少的一部分，一般为非金属材料制成，目的是为了保护天线里面的零部件不受外界环境的影响，起到防水、防尘、防氧化的作用。反射板也是天线必不可少的一部分，一般为铝板类材料，目的是起到反射作用，从而实现天线的定向辐射性能。天线外罩和反射板各自采用不同的加工工艺，分别作为天线的两个零部件而存在，靠螺钉紧固等方式连接在一起。辐射振子一般是用导电性较好的金属制造的，其具有导向和放大电磁波的作用，使天线接收到的电磁信号更强。半波振子是以无线电波半个波长的尺寸制作成的导体，只有接收导体长度达到半个波长，导体中才能产生电流，从而由天线向馈线传送电信号。
半波振子存在于天线中，数量越多，增益也就越强，增益一般用dBi/dBd表示，半波振子：而对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。天线都有相应的工作频率，也可认为是谐振频率。天线的基本功能是能量转换和定向辐射，天线的电参数是能定量表征能量转换和定向辐射的能力。其中天线的电参数主要包括方向图，主瓣宽度，旁瓣电平，方向系数，天线效率，极化特性，频带宽度和输入阻抗等。
受传统天线设计理念的影响，现在的半波振子主要存在以下缺点：1、半波振子谐振频点于某个中心频点，其增益带宽受到限制；2、较宽频带范围内，振子波束宽度一致性较差；3、辐射振子对于外部边界的影响比较严重。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种天线振子组件及射灯天线，旨在提供一种新的天线振子组件，改善振子在频带范围内的波束一致性。
本发明的技术方案如下：
一种天线振子组件，其中，包括辐射振子和金属反射腔，辐射振子设置在金属反射腔的中央；金属反射腔由底板和周围侧壁围合形成上端开口的半封闭腔体；所述辐射振子的结构包括振子臂和巴伦部，振子臂设置在巴伦部的顶部，巴伦部的底部固定设置在金属反射腔的底板上。
所述的天线振子组件，其中，金属反射腔的高度小于或等于振子臂离金属底板的高度。
所述的天线振子组件，其中，金属反射腔的最大口径小于辐射振子中心频点处的1.2倍波长。
所述的天线振子组件，其中，以垂直面为参考面，周围侧壁的斜度在0度至45度以内。
所述的天线振子组件，其中，所述金属反射腔采用铝或铜制成。
所述的天线振子组件，其中，所述金属反射腔的形状为圆锥体或正方体。
所述的天线振子组件，其中，所述辐射振子和金属反射腔为一体化成型的整体。
一种射灯天线，其中，所述射灯天线中包括至少一个如上所述的天线振子组件。
所述的射灯天线，其中，所述射灯天线中包含多个天线振子组件，各个天线振子组件通过0.4倍至0.9倍的波长间距构成组阵，该波长为辐射振子中心频点处的波长。
所述的射灯天线，其中，所述射灯天线的结构还包括塑料外壳、馈电电缆、塑料盖板、压框；塑料外壳和塑料盖板组成一个封闭腔体，所述天线振子组件设置在塑料外壳内，馈电电缆与辐射振子电连接。
有益效果：本发明所提供的天线振子组件，反射腔与振子构成独立的单元，与现有天线相比，本发明所提供的天线振子组件具有以下优点：1、本发明结构能提高辐射性能上方向图的一致性；2 、本发明结构能降低外部边界对于单元内振子电气性能的影响；3、一体化成型的天线振子组件通过组阵后能得到更优的辐射性能。本发明的辐射振子适用于GSM频段，其相对于一般同频带振子拥有更高的增益，其主瓣波束宽度要更窄，意味着它在某个方向上辐射的电磁能量更为集中，而其带宽相对于一般同频带振子会更宽，驻波也更低，意味着当多个振子组成组阵时，能够提供足够大的工作带宽使其满足生产要求。
附图说明
图1为本发明天线振子组件的结构示意图。
图2为本发明天线振子组件的结构示意图。
图3为本发明多个天线振子组件组成组阵的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种天线振子组件及射灯天线，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种天线振子组件，可以改善振子在频带范围内的波束一致性，提高振子间隔离度，降低外部对振子辐射性能的干扰。
具体地，如图1所示，所述天线振子组件包括辐射振子20和金属反射腔10，辐射振子20设置在金属反射腔10的中央；金属反射腔10由底板11和周围侧壁12围合形成上端开口的半封闭腔体；所述辐射振子20的结构包括振子臂21和巴伦部22，振子臂21设置在巴伦部22的顶部，巴伦部22的底部固定设置在金属反射腔10的底板11上。优选地，金属反射腔10的高度小于或等于振子臂21离金属底板11的高度，金属反射腔10的上端开口的最大口径为双臂的辐射振子20最大口径直径的2倍范围之内，即为辐射振子20中心频点处一个波长的长度左右，反射腔最大口径小于振子中心频点处的1.2倍波长；以垂直面为参考面（底板的垂直面），周围侧壁12的斜度在0度至45度以内（与垂直面的夹角为0度至45度以内）；辐射振子20在频带范围内的3DB波束宽带在50度至75度之间，辐射振子20在频带范围内的方向图前后比在18db以上。
所述金属反射腔10的作用是通过对电磁波的反射，使电磁波朝一个方向辐射，必须是采用金属材料制成，以保证对电磁波的反射，一般可以采用铝或铜制成。所述金属反射腔10的形状如图1或图2所示，可以为圆锥体或正方体，也可以为其他相类似的半封闭腔体形状。
所述辐射振子20是一个能量转换装置，其作用是将馈电电缆提供的高频电流信号转化成电磁波辐射出去，现有的辐射振子20类型都适用于本发明结构，在本发明技术方案中对辐射振子20的类型不作限定。
进一步地，所述辐射振子20和金属反射腔10为一体化成型的整体。可以在同一定向天线中根据需要排列多个所述天线振子组件构成组阵，如图3所示，各个一体化的天线振子组件通过0.4倍至0.9倍的波长间距构成组阵，该波长为辐射振子20中心频点处的波长。
本发明所提供的天线振子组件，反射腔与振子构成独立的单元，与现有天线相比，本发明所提供的天线振子组件具有以下优点：1、本发明结构能提高辐射性能上方向图的一致性；2 、本发明结构能降低外部边界对于单元内振子电气性能的影响；3、一体化成型的天线振子组件通过组阵后能得到更优的辐射性能。
本发明所提供的天线振子组件，适用于GSM频段，其相对于一般同频带振子拥有更高的增益，其主瓣波束宽度要更窄，意味着它在某个方向上辐射的电磁能量更为集中，而其带宽相对于一般同频带振子会更宽，驻波也更低，意味着当多个振子组成组阵时，能够提供足够大的工作带宽使其满足生产要求。
本发明中还提供一种射灯天线，所述射灯天线中包括上述天线振子组件。具体地，所述射灯天线的结构包括上述天线振子组件、塑料外壳、馈电电缆、塑料盖板；塑料外壳和塑料盖板组成一个封闭腔体，所述天线振子组件设置在塑料外壳内，馈电电缆与辐射振子20电连接。
传统的射灯天线，其天线外罩和反射板各自采用不同的加工工艺，分别作为天线的两个零部件而存在，靠螺钉紧固等方式连接在一起。而在本发明中，将反射板与辐射振子20组合成一个部件，塑料外壳相当于传统天线外罩和反射板的组合。塑料外壳直接采用塑料注塑成型，将所述天线振子组件直接安装在塑料外壳内，加上塑料盖板即可，塑料外壳和塑料盖板组成一个封闭腔体，将天线振子组件保护在里面。这样，与传统组装工艺相比，也简化了组装工序。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，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，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 (4)
1.一种射灯天线，其特征在于，所述射灯天线中包括多个天线振子组件，所述天线振子组件包括辐射振子和金属反射腔，辐射振子设置在金属反射腔的中央；金属反射腔由底板和周围侧壁围合形成上端开口的半封闭腔体；所述辐射振子的结构包括振子臂和巴伦部，振子臂设置在巴伦部的顶部，巴伦部的底部固定设置在金属反射腔的底板上；
所述金属反射腔的高度小于或等于振子臂离金属底板的高度；
所述金属反射腔的最大口径小于辐射振子中心频点处的1.2倍波长；
所述射灯天线的结构还包括塑料外壳、馈电电缆、塑料盖板、压框；塑料外壳和塑料盖板组成一个封闭腔体，所述天线振子组件设置在塑料外壳内，馈电电缆与辐射振子电连接；
所述辐射振子和金属反射腔为一体化成型的整体；
各个天线振子组件通过0.4倍至0.9倍的波长间距构成组阵，该波长为辐射振子中心频点处的波长。
2.根据权利要求1所述的射灯天线，其特征在于，以垂直面为参考面，周围侧壁的斜度在0度至45度以内。
3.根据权利要求1所述的射灯天线，其特征在于，所述金属反射腔采用铝或铜制成。
4.根据权利要求1所述的射灯天线，其特征在于，所述金属反射腔的形状为圆锥体或正方体。
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