CN107482307B - 一种高前后比的模叠加微带八木天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高前后比的模叠加微带八木天线，它包括介质板、上金属辐射体、金属地板、短路钉、馈电接头，上金属辐射体在介质板的一侧，金属地板在介质板的另一侧，短路钉穿过介质板将上金属辐射体和金属地板连接在一起，馈电接头的中心馈电针与上金属辐射体连接，馈电接头的外导体与金属地板连接。利用了的模叠加方法产生具有高前后比的端射波束，再加入电磁带隙结构（EBG结构）作为反射器和四分之一波长天线作为引向器构成微带八木天线，进一步提高了天线在工作频带内的前后比和增益，扩展了辐射带宽（前后比高于15 dB）。同时利用引向器结构补偿阻抗，使天线的频带尽量展宽，实现宽频带特性。

Description

一种高前后比的模叠加微带八木天线
技术领域
本发明涉及无线通信设备领域，更具体地，涉及一种高前后比的模叠加微带八木天线。
背景技术
传统的微带天线多为线极化天线，同时边射方向是其辐射最大方向，而端射方向增益则很低。有极少数实现端射微带天线的方案，但提出的天线性能较差，带宽窄、同时增益较低，工作频带内方向图指向性较差，前后比低。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种高前后比的模叠加微带八木天线，该天线具有易于加工、尺寸小、宽带宽、前后比和增益较高，指向性好特点。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种高前后比的模叠加微带八木天线，包括介质板、上金属辐射体、金属地板、短路钉、馈电接头；所述上金属辐射体设置在介质板的一侧，金属地板设置在介质板的另一侧，短路钉穿过介质板将上金属辐射体与金属地板连接在一起，馈电接头的中心馈电针与上金属辐射体连接，馈电接头的外导体与金属地板连接；所述上金属辐射体、金属地板为平面结构紧贴介质板，短路钉和馈电接头穿过介质板。
优选地，所述介质板为固体介质或空气介质。
进一步地，所述上金属辐射体为天线的主辐射结构；上金属辐射体包括位于天线中间的第一方形贴片组成的驱动单元，位于驱动单元左边的金属栅格组成的反射器及位于驱动单元右边的第二方形贴片组成的引向器；上述第一方形贴片在靠近贴片中线位置加设有一排周期性短路钉，金属栅格是由中央加设有单个短路钉的方形贴片构成的6´4贴片矩阵，也称为电磁带隙结构（EBG），第二方形贴片在其右边缘加设有一排周期性短路钉。
当天线信号从馈电接头处馈入时，在驱动单元上同时产生奇模（TM10）和偶模（TM00）两种工作模式。并通过驱动单元上加载的短路钉的作用，奇模（TM10）和偶模（TM00）进行线性叠加，产生端射方向上的波束，并且辐射方向图具有较高的前后比（高于15 dB）。同时反射器和引向器能很好的抑制后瓣和旁瓣，提高信号的增益，增强天线在工作频带内的方向性，扩展了天线的辐射带宽（前后比高于15 dB）。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明利用八木天线的高方向性的特性，并增加反射器和引向器的结构，除了提高天线的方向性外，还补偿了天线的阻抗，进一步展宽天线的工作带宽。同时该天线拥有非常高的增益和很好的方向图特性，在工作频带内该天线具有很好的方向图特性。并且该天线的结构缩小了天线的尺寸，使得天线的辐射方向图、增益和前后比也很好。
附图说明
图1是本发明的正背面透视示意图；
图2是本发明的正背面示意图；
图3是本发明的侧面示意图；
图4是本发明的天线的回波损耗曲线图；
图5是本发明的天线的前后比曲线图；
图6是本发明的天线的增益曲线图；
图7是本发明的天线的辐射E面方向图；
图8是本发明的天线的辐射H面方向图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1-3所示，一种高前后比的模叠加微带八木天线，包括介质板、上金属辐射体1、金属地板2、短路钉3、馈电接头4；所述上金属辐射体1设置在介质板的一侧，金属地板2设置在介质板的另一侧，短路钉3穿过介质板将上金属辐射体1与金属地板2连接在一起，馈电接头4的中心馈电针与上金属辐射体1连接，馈电接头4的外导体与金属地板2连接；所述上金属辐射体1、金属地板2为平面结构紧贴介质板，短路钉3和馈电接头4穿过介质板。
所述上金属辐射体1为天线的主辐射结构；上金属辐射体1包括位于天线中间的第一方形贴片1-1组成的驱动单元，位于驱动单元左边的金属栅格1-2组成的反射器及位于驱动单元右边的第二方形贴片1-3组成的引向器；上述第一方形贴片1-1在靠近贴片中线位置加设有一排周期性短路钉，金属栅格1-2是由中央加设有单个短路钉的方形贴片构成的6´4贴片矩阵，也称为电磁带隙结构（EBG），第二方形贴片1-3在其右边缘加设有一排周期性短路钉。
短路钉3穿过介质板，两端连接着上金属辐射体1和金属地板2；金属栅格反射器由中央加设有单个短路钉的方向贴片构成的6´4的贴片矩阵组成。
通过矢量网络分析仪测得天线的回波损耗，所得数据绘制在图4中。远场参数前后比、增益和方向图通过天线暗室测量，所得数据绘制在图5-8中。图4-6分别是天线的回波损耗曲线图、前后比曲线图和增益图。图7-8是天线工作在中心频点时的方向图。由于八木天线的高方向性，天线拥有非常高的增益和很好的方向图特性。增加反射器和引向器的结构，有效地提高了天线的方向性，扩展天线的辐射带宽，还补偿了天线的阻抗，拓展了天线的工作阻抗带宽。因此，该微带八木天线具有很好的频带特性，同时缩小了天线的尺寸，此外天线的辐射方向图、增益和前后比也很好。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高前后比的模叠加微带八木天线，其特征在于，包括介质板、上金属辐射体（1）、金属地板（2）、短路钉（3）、馈电接头（4）；所述上金属辐射体（1）设置在介质板的一侧，金属地板（2）设置在介质板的另一侧，短路钉（3）穿过介质板将上金属辐射体（1）与金属地板（2）连接在一起，馈电接头（4）的中心馈电针与上金属辐射体（1）连接，馈电接头（4）的外导体与金属地板（2）连接；所述上金属辐射体（1）、金属地板（2）为平面结构紧贴介质板，短路钉（3）和馈电接头（4）穿过介质板；
所述上金属辐射体（1）为天线的主辐射结构；上金属辐射体（1）包括位于天线中间的第一方形贴片（1-1）组成的驱动单元，位于驱动单元左边的金属栅格（1-2）组成的反射器及位于驱动单元右边的第二方形贴片（1-3）组成的引向器；上述第一方形贴片（1-1）在靠近贴片中线位置加设有一排周期性排列的短路钉，金属栅格（1-2）是由中央加设有单个短路钉的方形贴片构成的6*4贴片矩阵，第二方形贴片（1-3）在其右侧缘加设有一排周期性排列的短路钉。
2.根据权利要求1所述的高前后比的模叠加微带八木天线，其特征在于，所述介质板为固体介质或空气介质。
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