CN110011042B - 小型线极化收发一体同频天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型线极化收发一体同频天线，包括至少一个天线本体，天线本体包括基板、设置基板第一面的第一辐射体和第二辐射体，以及设置于基板的第二面的馈电电路，第一面与第二面相背离，第一辐射体和第二辐射体相对天线本体的直径呈对称设置，第一辐射体的馈电口与第二辐射体的馈电口通过馈电线连接馈电电路，第一辐射体和第二辐射体均由多段谐振片依次连接呈类G型并形成多个谐振频率。本发明的技术方案具有收发隔离度好的特点，且通过改变谐振片宽度、长度与线距调节谐振频率，能有效扩展带宽。

Description

小型线极化收发一体同频天线

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种小型线极化收发一体同频天线。

背景技术

在现有的测距和通信系统中，均采用的是圆极化天线。圆极化天线的实现方式为电磁波的水平分量和垂直分量有一个滞后，从而达到圆极化或椭圆极化的目的，要达到水平分量和垂直分量的滞后，天线辐射体在设计上一般都是比较规则的圆或者矩形，在实现同等谐振频率下所需要的体积会更大，在有限的空间里所能设计的频率偏高，不利于低频天线的小型化。且由于辐射体为规则的圆或者矩形，在优化调试过程中，各边长宽以及半径等参数都是相互关联，不能单独设计修改，影响轴比等重要参数，导致天线调频困难。

另外，圆极化天线在设计上更为复杂，在制作成本上需要选用昂贵的板材介质，以及精细的加工工艺，且圆极化定位系统使用的是双频圆极化进行收发工作，导致整体结构的增大已经成本的增加。

因此，有必要提供一种占用体积小、易于调频的小型线极化收发一体同频天线来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种小型线极化收发一体同频天线，旨在解决现有技术中圆极化天线占有体积大，不利于低频天线的小型化，天线调频困难且成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提出的小型线极化收发一体同频天线，包括至少一个天线本体，所述天线本体包括基板、设置所述基板第一面的第一辐射体和第二辐射体，以及设置于所述基板的第二面的馈电电路，所述第一面与所述第二面相背离，所述第一辐射体和所述第二辐射体相对所述天线的直径呈对称设置，所述第一辐射体的馈电口与所述第二辐射体的馈电口通过馈电线连接馈电电路，所述第一辐射体和所述第二辐射体均由多段谐振片依次呈类G型连接并形成多个谐振频率。

优选地，所述第一辐射体和所述第二辐射体均包括依次连接的第一谐振片、第二谐振片、第三谐振片和第四谐振片，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片均包括以一定角度连接的第一段和第二段，所述第一谐振片的第二段与所述第二谐振片的第一段连接，所述第二谐振片的第二段连接于所述第三谐振片的第一段的中部，所述第三谐振片的第二段设置于所述第一谐振片的第二段和所述第二谐振片的第二段之间，所述第四谐振片连接所述第三谐振片的第一段的远离所述第一谐振片的端部，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段以及所述第四谐振片依次设置，且所述第四谐振片远离所述天线的轴心设置，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片和所述第四谐振片共同形成三个谐振频率。

优选地，所述第一段为平直段，所述第二段为圆弧段，且所述第四谐振片呈圆弧状，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段以及所述第四谐振片同轴设置。

优选地，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段均小于所述第四谐振片的长度。

优选地，所述第一辐射体和所述第二辐射体的馈电口的数量均为两个，所述馈电线为同轴线，所述同轴线的屏蔽外层与其中一个馈电口连接，所述同轴线的线芯内层与另一馈电口连接。

优选地，所述第一谐振片的第一段的自由端设置有所述馈电口，所述第三谐振片的第一段与所述第三谐振片的第二段的连接处设置有所述馈电口。

优选地，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片和所述第四谐振片的谐振频率阻抗α范围为：48Ω≦α≦52Ω。

优选地，所述同轴线的长度为所述天线辐射波长长度的二分之一。

优选地，所述天线本体的数量为两个。

在本技术方案中，小型线极化收发一体同频天线具有收发同频且无需考虑隔离，同时占用体积小、易于调频、带宽宽的特点。第一辐射体与第二辐射体对称设置，使得两个辐射体的极化方向一致，当其中之一接收信号另一个发射信号时，发射的电磁波碰到障碍物返回后进入另一辐射体，此时的极化抑制隔离最小，从而使提升接收信噪比。第一辐射体和第二辐射体采用多段谐振片依次连接呈类G型并形成多个谐振频率，通过改变谐振片宽度、长度与线距调节谐振频率，调整驻波频率能有效扩展带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中小型线极化收发一体同频天线的整体实施方案示意图；

图2为本发明实施例中小型线极化收发一体同频天线的局部结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	小型线极化收发一体同频天线	120	同轴线
110	第一辐射体	130	馈电点
				111	第二辐射体	140	障碍物
150	天线反射片	112	第一谐振片
				113	第二谐振片	114	第三谐振片
115	第四谐振片

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种小型线极化收发一体同频天线，旨在解决现有技术中圆极化天线占有体积大，不利于低频天线的小型化，天线调频困难且成本高的问题。

参照图1，本发明的一种实施例中，小型线极化收发一体同频天线100包括至少一个天线本体，天线本体包括设置于基板第一面的第一辐射体110和第二辐射体111，以及设置于基板的第二面的馈电电路，第一面与第二面相背离，第一辐射体110的馈电口130与第二辐射体111的馈电口130通过馈电线连接馈电电路，第一辐射体110和第二辐射体111相对天线本体的直径呈对称设置，第一辐射体110和第二辐射体111均由多段谐振片依次呈类G型连接并形成多个谐振频率。采用多段式谐振片，同等面积下有效的增加电长度，实现天线小型化，通过调整多段谐振片之间的间隔和谐振片的长度实现调频。

本实施例中，小型线极化收发一体同频天线100包括第一辐射体110和第二辐射体111，第一辐射体110用于发射电磁波或接收第二辐射体111发射后经过障碍物140返回的电磁波，第二辐射体111用于发射电磁波或接收第一辐射体110发射后经过障碍物140返回的电磁波。需要说明的是，第一辐射体110和第二辐射体111均可同时接收和发射线极化波，当第一辐射体110用于发射电磁波时，第二辐射体111则用于接收第一辐射体110发射后经过障碍物140返回的电磁波；当第二辐射体111用于发射电磁波时，则第一辐射体110用于接收第二辐射体111发射后经过障碍物140返回的电磁波，参照图1箭头A为小型线极化收发一体同频天线100的发射电磁波方向，箭头B为障碍物140反射回的反射电磁波方向。

在实施例中，小型线极化收发一体同频天线100具有收发同频且无需考虑隔离，同时占用体积小、易于调频、宽带宽的特点。第一辐射体110与第二辐射体111对称设置，使得两个辐射体的极化方向一致，当其中之一接收信号另一个发射信号时，发射的电磁波经过障碍物140返回时进入另一辐射体，此时的极化抑制隔离最小，从而使提升接收信噪比。第一辐射体110和第二辐射体111采用多段谐振片依次连接呈类G型并形成多个谐振频率，通过改变谐振片宽度、长度与线距调节谐振频率，调整驻波频率能有效扩展带宽。

进一步地，第一辐射体110和第二辐射体111均包括依次连接的第一谐振片112、第二谐振片113、第三谐振片114和第四谐振片115，第一谐振片112、第二谐振片113、第三谐振片114均包括以一定角度连接的第一段和第二段，第一谐振片112的第二段与第二谐振片113的第一段连接，第二谐振片113的第二段连接于第三谐振片114的第一段的中部，第三谐振片114的第二段设置于第一谐振片112的第二段和第二谐振片113的第二段之间，第四谐振片115连接第三谐振片114的第一段的远离第一谐振片112的端部，第一谐振片112的第二段、第三谐振片114的第二段、第二谐振片113的第二段以及第四谐振片115依次设置，且第四谐振片115远离所述天线的轴心设置，第一谐振片112、所述第二谐振片113、所述第三谐振片114和所述第四谐振片115共同形成三个谐振频率驻波。

需要说明的是，谐振片的第一段均为为平直段，第二段均为为圆弧段，且第四谐振片115呈圆弧状，第一谐振片112的第二段、第三谐振片114的第二段、第二谐振片113的第二段以及所述第四谐振片115同轴设置。第一谐振片112的第二段、第三谐振片114的第二段、第二谐振片113的第二段均小于所述第四谐振片115的长度。第一辐射体110和第二辐射体111的馈电口130的数量均为两个。第一谐振片112的第一段的自由端设置有所述馈电口130，且第三谐振片114的第一段与所述第三谐振片114的第二段的连接处设置有所述馈电口130。优选地，第一段沿天线径向延伸设置，第二段沿天线的环向延伸设置。此外，第一谐振片112的第二段、第三谐振片114的第二段、第二谐振片113的第二段均小于第四谐振片115的长度。

参照图2，第一辐射体110和第二辐射体111的馈电口130的数量均为两个。馈电线为同轴线120，同轴线120包括屏蔽外层和线芯内层，同轴线120的屏蔽外层与其中一个馈电口连接，同轴线120的线芯内层与另一馈电口连接。优选地，同轴线与馈电口为焊接连接。

在一具体实施例中，第一谐振片112的第一段的自由端设置有馈电口130，记作第一馈电口，第三谐振片114的第一段与第三谐振片114的第二段的连接处设置有馈电口130，记作第二馈电口，同轴线120的屏蔽外层与第一馈电口连接，同轴线120的线芯内层与第二馈电口连接。

优选地，同轴线120长度等于1/2波长长度。因同轴线120结构作用，同轴线120外部接地并与天线相接，另一端接入系统端，产生耦合谐振，形成一个半波长耦合谐振点，达到拉宽带宽的目的。

在本发明的实施例中，通过改变谐振片的线长、线宽以及线距来调整谐振频率。且第一谐振片112、第二谐振片113、第三谐振片114和第四谐振片115的谐振频率阻抗α范围为：48Ω≦α≦52Ω，例如α＝50Ω。

参见图2，第一谐振片112的第二段至同轴圆心的距离d1满足：12.00mm≦d1≦14.00mm，第四谐振片115至同轴圆心的距离d2满足：29.00mm≦d2≦30.00mm，第四谐振片115的线宽b满足：0.5mm≦b≦2mm，第三谐振片114的第二段的线宽c满足：1.00mm≦c≦2.00mm，第三谐振片114的第二段至第一谐振片112的第二段之间的间距e满足：1.00mm≦e≦2.00mm。

在本实施例中，作为优选项，第一谐振片112的第二段至同轴圆心的距离d1＝13.00mm，第四谐振片115至同轴圆心的距离d2＝30.00mm，第四谐振片115的线宽b＝1.00mm，第三谐振片114的第二段的线宽c＝1.50mm，第三谐振片114的第二段至第一谐振片112的第二段之间的间距e＝1.50mm。

需要说明的是，实施例给出一种小型线极化收发一体同频天线100，实现了多频谐振，G字型天线的设计增长了电长度，有效的产生并增加至少三个谐振频率驻波对第一谐振片112、第三谐振片114和第四谐振片115进行调整，能分别调节三个谐振频率，使之在各谐振频率阻抗往50Ω靠近。

进一步地，第一辐射体110和第二辐射体111相对天线的直径呈对称设置，使第一辐射体110和第二辐射体111的极化方向一致，当第一辐射体110发射信号第二辐射体111接收信号时，此时的极化抑制隔离最小，从而使提升接收信噪比，实现极化隔离。

进一步地，小型线极化收发一体同频天线100还包括天线反射片150，天线反射片150耦合第一辐射体110和第二辐射体111，可同步作为耦合板，天线反射片150反射极化电磁波可产生耦合谐振，扩充带宽。

需要说明的是，天线本体的数量为两个，通过调整天线本体的频率使得两个天线本体的收发频率不同，以实现多频同时收发的功能。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，包括至少一个天线本体，所述天线本体包括基板、设置所述基板第一面的第一辐射体和第二辐射体，以及设置于所述基板的第二面的馈电电路，所述第一面与所述第二面相背离，所述第一辐射体和所述第二辐射体相对所述天线本体的直径呈对称设置，所述第一辐射体的馈电口与所述第二辐射体的馈电口通过馈电线连接馈电电路，所述第一辐射体和所述第二辐射体均由多段谐振片依次连接呈类G型并形成多个谐振频率；

所述第一辐射体和所述第二辐射体均包括依次连接的第一谐振片、第二谐振片、第三谐振片和第四谐振片，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片均包括以一定角度连接的第一段和第二段，所述第一谐振片的第二段与所述第二谐振片的第一段连接，所述第二谐振片的第二段连接于所述第三谐振片的第一段的中部，所述第三谐振片的第二段设置于所述第一谐振片的第二段和所述第二谐振片的第二段之间，所述第四谐振片连接所述第三谐振片的第一段的远离所述第一谐振片的端部，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段以及所述第四谐振片依次设置，且所述第四谐振片远离所述天线的轴心设置，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片和所述第四谐振片共同形成三个谐振频率；

所述第一谐振片的第一段的自由端设置有所述馈电口，所述第三谐振片的第一段与所述第三谐振片的第二段的连接处设置有所述馈电口。

2.如权利要求1所述的小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，所述第一段为平直段，所述第二段为圆弧段，且所述第四谐振片呈圆弧状，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段以及所述第四谐振片同轴设置。

3.如权利要求2所述的小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，所述第一谐振片的第二段、第三谐振片的第二段、所述第二谐振片的第二段均小于所述第四谐振片的长度。

4.如权利要求2所述的小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，所述第一辐射体和所述第二辐射体的馈电口的数量均为两个，所述馈电线为同轴线，所述同轴线的屏蔽外层与其中一个馈电口连接，所述同轴线的线芯内层与另一馈电口连接。

5.如权利要求4所述的小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，所述同轴线的长度为所述天线辐射波长长度的二分之一。

6.如权利要求1所述的小型线极化收发一体同频天线，其特征在于，所述第一谐振片、所述第二谐振片、所述第三谐振片和所述第四谐振片的谐振频率阻抗α范围为：48Ω≦α≦52Ω。

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