CN107221741A - 一种宽带可调的八木天线 - Google Patents

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褚庆昕
林江锋
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Abstract

本发明公开了一种宽带可调的八木天线，包括介质基板及制作于该介质基板上的引向振子、驱动振子和反射振子，所述驱动振子采用阶跃结构或渐变过渡结构，所述引向振子和反射振子全部或部分采用阶跃结构或渐变过渡结构，即有些振子不再是均匀粗细；其中，所述驱动振子的一部分、引向振子、反射振子位于介质基板的上表面，且该驱动振子的一部分处于引向振子和反射振子之间，该驱动振子的另一部分位于介质基板的下表面，并与介质基板下表面预留的用于焊接SMA接头的焊接位相连，所述SMA接头的内探针穿过介质基板与引向振子相连。本发明具有结构更加紧凑、带宽更加宽、设计灵活的优良特性。

Description

一种宽带可调的八木天线
技术领域
本发明涉及无线通信与天线的技术领域，尤其是指一种宽带可调的八木天线。
背景技术
近些年来，通信系统正朝着小型化、多功能化方向发展。天线作为通信系统的重要组成部分，也面临这小型化、宽带化的迫切要求。传统八木天线天线具有方向性强增益高的优点，但其驱动振子和反射振子要比引向振子长，导致其总体尺寸较大，另外，八木天线的带宽也比较窄。如果能减小八木天线的尺寸并且不会减小其增益，无疑具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有均匀振子八木天线尺寸大，带宽无法调节的缺陷，提供了一种结构紧凑、宽带可调的八木天线，该天线设计灵活，具有尺寸小、带宽大、增益和带宽可调节等优点。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种宽带可调的八木天线，包括介质基板及制作于该介质基板上的引向振子、驱动振子和反射振子，所述驱动振子采用阶跃结构或渐变过渡结构，所述引向振子和反射振子全部或部分采用阶跃结构或渐变过渡结构，即有些振子不再是均匀粗细；其中，所述驱动振子的一部分、引向振子、反射振子位于介质基板的上表面，且该驱动振子的一部分处于引向振子和反射振子之间，该驱动振子的另一部分位于介质基板的下表面，并与介质基板下表面预留的用于焊接SMA接头的焊接位相连，所述SMA接头的内探针穿过介质基板与引向振子相连。
所述引向振子、驱动振子和反射振子为立体铸件或平面印刷件。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、传统八木天线由均匀振子组成，反射振子比驱动振子长，驱动振子又比引向振子长，导致总体尺寸较大；而本八木天线的驱动振子采用阶跃结构或渐变过渡结构，引向振子和反射振子全部或部分采用阶跃结构或渐变过渡结构，反射振子、驱动振子和引向振子的长度可以任意调节，反射振子甚至可以比引向振子更短，因此尺寸可以显著减小。
2、本八木天线设计灵活，通过调节驱动振子阶跃或渐变过渡的位置及驱动振子的长度和粗细可以有效调节八木天线的中心频率；通过调节驱动振子靠外侧部分与反射振子的距离可以有效调节八木天线的带宽，当调节到某个最佳距离时，天线带宽大大增加；通过调节反射阵子或引向振子阶跃或渐变过渡的位置及余下振子的长度和粗细可以有效调节八木天线的增益。而传统八木天线只能靠调节振子的长度来改变中心频率和增益，带宽几乎无法调节。
3、本八木天线的工作频段比传统八木天线宽。
附图说明
图1是本发明天线的俯视图。
图2是本发明天线的仰视图。
图3是本发明天线的侧视图。
图4是本发明天线的S参数仿真结果。
图5是本发明天线的最大辐射方向增益仿真结果。
图6是本发明天线在中心频率处H面主极化方向图仿真结果(单位：dBi)。
图7是本发明天线在中心频率处E面主极化和交叉极化方向图仿真结果(单位：dBi)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1至图3所示，本实施例所提供的八木天线包括单层覆铜的介质基板4及制作于该介质基板4上的引向振子1、驱动振子和反射振子3，使用机械刻制、激光刻制、电路板腐蚀等技术均可容易地制作，这里我们采用介电常数为4.4，厚度为1.6mm的FR4基板。其中，所述驱动振子的一部分201、引向振子2、反射振子3位于介质基板4的上表面，且该驱动振子的一部分201处于引向振子1和反射振子3之间，该驱动振子的另一部分202位于介质基板4的下表面，并与介质基板4下表面预留的用于焊接SMA接头的焊接位5相连，所述SMA接头的内探针穿过介质基板4与引向振子1相连。在本实施例中，除了引向振子1外，我们把驱动振子与反射振子3均做成阶跃结构(具体来说，是两头粗中间细)，并保持它们各自的长度与引向振子1相同。当然，所述的驱动振子也可以做成渐变过渡结构(实现更优的阻抗匹配)，而所述引向振子1和反射振子3也可以全部或部分做成阶跃结构或渐变过渡结构，以满足八木天线的中心频率、宽带可调及增益的效果。此外，上述所有振子可以是立体铸件，也可以是平面印刷件；天线振子数目可以根据增益要求确定；振子的距离可以调节以获取最大增益和最大带宽；振子阶跃或渐变过渡的位置和振子的长度、粗细可以调节以获取最大增益和最大带宽。
图4、图5分别是本实施例上述天线的|S11|(源参考阻抗50欧姆)和最大辐射方向增益仿真结果，该天线10dB反射损耗范围为1.95GHz到2.28GHz，相对带宽为15.6％，中心频率处(2.12GHz)增益为6.06dBi，在带宽内增益变化在1dB内。
图6、图7分别是本实施例上述天线的中心频率处H面主极化方向图仿真结果以及E面方向图仿真结果。H面交叉极化小于-30dB，因此H面方向图只给出了主极化。由图可见，天线H面主极化-3dB主瓣宽度约为125度，前后比约为11.5dB。E面交叉极化小于-20dB，主极化-3dB主瓣宽度同样约为75度，前后比约为11.5dB。可见，本发明的天线八木天线具有良好的方向性。
以上所述实施例子只为本发明之较佳实施例子，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种宽带可调的八木天线，包括介质基板及制作于该介质基板上的引向振子、驱动振子和反射振子，其特征在于：所述驱动振子采用阶跃结构或渐变过渡结构，所述引向振子和反射振子全部或部分采用阶跃结构或渐变过渡结构，即有些振子不再是均匀粗细；其中，所述驱动振子的一部分、引向振子、反射振子位于介质基板的上表面，且该驱动振子的一部分处于引向振子和反射振子之间，该驱动振子的另一部分位于介质基板的下表面，并与介质基板下表面预留的用于焊接SMA接头的焊接位相连，所述SMA接头的内探针穿过介质基板与引向振子相连。
2.根据权利要求1所述的一种宽带可调的八木天线，其特征在于：所述引向振子、驱动振子和反射振子为立体铸件或平面印刷件。
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