CN106816697A - 低剖面的uhf宽带圆极化手持终端天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，用于手持终端天线,包括：交叉偶极子和馈电网络。所述的交叉偶极子天线包括对称交叉的两臂与微带线连接部分，馈电网络通过地板过孔与上端微带线相连接。本发明结构简单，制作成本低，在保证尺寸的前提下，降低了天线的剖面，能够实现十分宽的工作频段与较高的辐射增益，同时实现了圆极化辐射，保证了十分宽的3dB轴比带宽，应用前景广阔。

Description

低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线
技术领域
本发明涉及手持终端天线，具体地，涉及低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线。尤其涉及一种低剖面的宽带圆极化交叉偶极子天线，工作于UHF频段，可应用于一些特定的UHF手持式终端天线。
背景技术
随着无线通信技术的发展，无线电子产品变得越来越轻薄，在设计时留给天线的空间也更小，更多地需要与射频电路集成在一起，因此对小型化天线系统需求越来越多。
在此背景下，小型化UHF手持式终端天线的小型化设计受到越来越多的重视，此频段由于工作频率低，波长较长，传统天线很难满足小型终端的应用要求，同时存在天线带宽、增益较小的问题。就目前技术而言，在UHF终端手持天线中，大多采用四臂振子天线产生圆极化，但是存在高剖面，不易于集成的缺点。
经文献检索发现，2008年特尼格尔等人在《系统工程与电子技术》期刊第30卷第10期发表了《新型加载宽带线天线研究》，工作于UHF频段，覆盖手持终端天线频率，通过电阻及圆片的加载，实现了宽带的特性，但是天线本身是基于单极子结构，因此尺寸较大，而且剖面较高，同时电阻的加载导致了增益的损失。
检索中还发现，专利申请号201520490232.X，专利名称为：小型化移动卫星通信手持终端天线，专利公开号204760536，该专利文献中的天线应用于卫星通信系统的手持终端，采用四臂螺旋天线形式，实现了圆极化，然而剖面较高，不易于集成化设计，同时由于螺旋线的形状特点，对形变较为敏感。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，在保证尺寸小型化的基础上使之保证较高的增益。
根据本发明提供的一种低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，包括微带线辐射段、馈电网络、介质基板，微带线辐射段、馈电网络设置在介质基板上；还包括设置在介质基板上的交叉偶极子；
交叉偶极子包括对称交叉的两臂；
两臂的一端分别连接对应的微带线辐射段；
两臂的另一端分别通过对应的微带线连接部分与馈电网络连接。
优选地，位于介质基板背面的馈电网络通过介质基板中的地板过孔与微带线连接部分相连接。
优选地，微带线辐射段为弯折线状。
优选地，馈电网络包括不等分功分器；不等分功分器的功分比为1.5:1。
优选地，在馈电网络中通过采用以400MHz为中心频率的四分之一波长微带线实现90°相移。
优选地，还包括馈电端口，馈电端口为同轴连接器转微带线形式，馈电端口的内导体与馈电网络连接，馈电端口的外导体与介质基板中的地板连接。
优选地，馈电网络包括阻抗匹配网络。
本发明和现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明因为弯折线提高空间利用率，使得天线实现了小型化；同时交叉偶极子的存在实现了圆极化辐射特性；另外不等分功分器的引入实现了宽带匹配特性，并保证了天线的增益；同时馈电网络的地板作为天线辐射部分的半个地板，提高了一定的前后比，同时保证了低剖面特性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明一种低频补偿的宽带定向TEM喇叭天线的正面结构示意图。
图2是本发明一种低频补偿的宽带定向TEM喇叭天线的背面结构示意图。
图3是本发明的回波损耗结果。
图4是本发明在400MHz处的E面方向图结果。
图5是本发明增益随频率变化结果。
图6是本发明最大方向上轴比随频率变化结果。
100-微带线辐射段
200-交叉偶极子
300-微带线连接部分
400-馈电网络
500-介质基板
600-不等分功分器
700-四分之一波长微带线
图1中：1m1表示1.1mm；1m2表示1.2mm；Wg表示宽度；Lg表示长度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的一种低剖面的宽带圆极化交叉偶极子天线，用于手持终端天线，包括：交叉偶极子和馈电网络。所述的交叉偶极子包括对称交叉的两臂与微带线连接部分，馈电网络通过地板过孔与上端微带线相连接。本发明结构简单，制作成本低，在保证尺寸的前提下，降低了天线的剖面，能够实现十分宽的工作频段与较高的辐射增益，同时实现了圆极化辐射，保证了十分宽的3dB轴比带宽，应用前景广阔。具体地，本发明中的低剖面的宽带圆极化手持终端天线，馈电部分采用同轴转微带结构。辐射段通过弯折线提高空间利用率，实现小型化。通过引入90°相位差可实现圆极化辐射。天线馈电网络主要由不等分功分器、90°相移器以及阻抗匹配网络组成。天线辐射段通过地板过孔与馈电网络连接为一个整体。馈电端口的内芯和外导体分别与馈电网络的微带馈线与地板相连接。
更为具体地，如图1～图2所示，本发明提供的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，包括微带线辐射段、馈电网络、介质基板，微带线辐射段、馈电网络设置在介质基板上。所述天线还包括设置在介质基板上的交叉偶极子。交叉偶极子由交叉两臂组成，两臂基本对称(交叉处两臂相互上下交错)，同时连接到以Arlon AR 350为介质基板的微带线辐射段上，同时通过介质基板的过孔与背面的馈电网络相连接，具体尺寸参数(mm)依据图1所示，该部分参数通过优化所得，整体长宽厚尺寸为180mm*160mm*4mm。
馈电网络包含不等分功分器、90°相移微带线以及阻抗匹配网络，如图2所示。功分器功分比大致为1.5:1，通过优化，微带线的阻抗略有变更；90°相移是通过以400MHz为中心频率的四分之一波长微带线实现，例如馈电网络其中一端输出段比另一端输出段多引入四分之一波长微带线实现90°相移。
馈电端口为同轴转微带线形式，内导体馈线连接，外导体与地板连接。
本宽带圆极化交叉偶极子天线最终实现带宽为100MHz(350-450Hz)，同时在工作频段内，实现了较高的增益与圆极化辐射特性，3dB轴比带宽为：70MHz(360-430MHz)。另外，在中心频率400MHz处的E面方向图如图4所示，增益有1.69dBi。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，包括微带线辐射段、馈电网络、介质基板，微带线辐射段、馈电网络设置在介质基板上，其特征在于，还包括设置在介质基板上的交叉偶极子；
交叉偶极子包括对称交叉的两臂；
两臂的一端分别连接对应的微带线辐射段；
两臂的另一端分别通过对应的微带线连接部分与馈电网络连接。
2.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，位于介质基板背面的馈电网络通过介质基板中的地板过孔与微带线连接部分相连接。
3.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，微带线辐射段为弯折线状。
4.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，馈电网络包括不等分功分器；不等分功分器的功分比为1.5:1。
5.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，在馈电网络中通过采用以400MHz为中心频率的四分之一波长微带线实现90°相移。
6.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，还包括馈电端口，馈电端口为同轴连接器转微带线形式，馈电端口的内导体与馈电网络连接，馈电端口的外导体与介质基板中的地板连接。
7.根据权利要求1所述的低剖面的UHF宽带圆极化手持终端天线，其特征在于，馈电网络包括阻抗匹配网络。
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