CN110212315B - 共线天线组件及串馈全向共线天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中公开了一种共线天线组件及串馈全向共线天线阵列，共线天线组件包括：串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部都连接有天线辐射单元；所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的两端连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距不同，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列的增益和总辐射效率，减小天线阵列的旁瓣幅度，并且得到稳定的辐射下倾角，进而适应不同的应用场景。

Description

共线天线组件及串馈全向共线天线阵列
技术领域
本发明涉及高频天线阵列技术领域，具体涉及一种共线天线组件及串馈全向共线天线阵列。
背景技术
随着无线通信系统的快速增长，高性能水平面全向辐射图共线天线需求量增大。由于结构相对简单，生产成本低，串馈全向共线天线阵列广泛应用于现代无线通信系统。
全向共线天线阵列典型的实现方式是通过同轴线段易位互联实现。这些阵列通过在半周期内将能量导向同轴线非辐射段内而起作用，外露段则在正半周内辐射，确保共线天线仅在周期的正半周辐射，由此产生一个单一主瓣和多个旁瓣。所述阵列设计的输入阻抗随着单元的增加而增加，导致宽带窄，尺寸长。
最常见的串馈全向共线天线阵列是环状缝隙馈电同轴偶极阵列，也叫COCO(Coaxial collinear，全称：同轴共线)，由多个焊接偶极子组件堆叠组成；插入剥去屏蔽层的同轴线，在每个组件的偶极隔板间形成环状缝隙阵列，所述偶极隔板用于反馈相邻同轴偶极子，偶极子套筒内集成的1/4波长扼流线隔离了各单元的场强。由于单元直径比同轴线大得多，所述设计虽然能够提供更宽的工作带宽，但却是以复杂化结构为代价。
因此，目前常用的共线天线阵列结构复杂、带宽窄，长度长、天线增益和辐射图不稳定、容易出现机械稳定性和可制造性的问题，无法适应不同的应用场景。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种共线天线组件及串馈全向共线天线阵列，能够适应不同的应用场景。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种共线天线组件，包括：
串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部连接有天线辐射单元；
所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的端部连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度及线间距不同。
可选的，所述相位延迟器上的电路线为弓形走线或曲形走线。
可选的，所述相位延迟器的外观形状为长方形、圆形、椭圆形或多边形。
可选的，所述天线辐射单元为金属制天线辐射单元。
可选的，所述金属制天线辐射单元为铜制天线辐射单元。
可选的，所述天线辐射单元印制在所述介质板上。
可选的，所述介质板包括介质基板或金属冲压板。
可选的，所述介质基板包括单层PCB印制电路板或者多层PCB印制电路板。
一种串馈全向共线天线阵列，包括：
依次连接的馈电连接器、支撑管、阻抗匹配组件及共线天线组件；
其中，所述共线天线组件端部的天线辐射单元与所述阻抗匹配组件相连；
所述共线天线组件为以上所述的共线天线组件。
可选的，所述馈电连接器包括馈线和接头。
基于上述技术方案，本发明实施例中公开了一种共线天线组件及串馈全向共线天线阵列，共线天线组件包括：串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的两端都焊接有天线辐射单元；所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度及线间距不同。基于不同的预设布线规则设置相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列增益和总辐射效率，进而适应不同的应用场景。
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实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，根据本发明实施例提供的如下附图获得的其他附图也在本发明的保护范围之内。
图1为本发明实施例提供的一种共线天线组件的结构示意图；
图2a、图2b以及图2c为包含有不同线长度和线宽度及线间距的相位延迟器的示意图；
图3为本发明提供的一种串馈全向共线天线阵列的结构示意图；
图4为本发明提供的串馈全向共线天线阵列的辐射增益方向图与基于传统技术的全向共线天线阵列得到辐射增益方向图的比较。
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做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。
请参阅附图1，图1为本发明实施例提供的一种共线天线组件的结构示意图，该共线天线组件具体包括串联的多个(本图中示出为3个，实际应用过程中可以为任意个)相位延迟器10，每个相位延迟器10的端部连接有天线辐射单元11，该共线天线组件的端部为天线辐射单元11，两个端部的天线辐射单元11之间包括串联的多个相位延迟器10，对于其中一个相位延迟器10来说，该相位延迟器10通过该天线辐射单元11与其他相位延迟器10串联，在本实施例中天线辐射单元11示范性地焊接到相位延迟器10的端部，天线辐射单元11也可以以其他方式与相位延迟器10的端部相连接，例如铆接，浇铸，螺栓等。所述相位延迟器10包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的两端连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度和/或线间距不同，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列增益和总辐射效率，进而适应不同的应用场景。因此，可以根据期望馈电给特定天线辐射单元的相位和幅值来确定应用于相应相位延迟器的电路线的预设布线规则，从而确定相应相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距。
图2a、图2b以及图2c为应用不同预设布线规则因而包含有不同线长度和线宽度及线间距的相位延迟器的示意图。
需要说明的是，所述相位延迟器10上的电路线为弓形走线或曲形走线，从而缩短天线物理长度。所述相位延迟器的外观形状为长方形、圆形、椭圆形或其他多边形。所述天线辐射单元为铜制天线辐射单元或其他金属制天线辐射单元。所述天线辐射单元印制在所述介质板上。所述介质板包括介质基板或金属冲压板。所述介质基板包括单层PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)或者多层PCB，使用该PCB板的简单结构生产成本低，便利大量生产组装。
本实施例中公开了一种共线天线组件，包括：串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部都连接有天线辐射单元；所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的两端连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度及线间距不同。基于不同的预设布线规则设置相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列增益和总辐射效率，进而适应不同的应用场景。
请参阅附图3，图3为本发明实施例提供的一种串馈全向共线天线阵列的结构示意图，该串馈全向共线天线阵列包括依次连接的馈电连接器20、支撑管21、阻抗匹配组件22及共线天线组件23；其中，所述共线天线组件端部的天线辐射单元与所述阻抗匹配组件相连；所述共线天线组件的结构可以参见上述实施例的描述，本实施例不再赘述。
需要说明的是，所述馈电连接器包括馈线和接头。
本实施例中公开了一种串馈全向共线天线阵列，包括，依次连接的馈电连接器、支撑管、阻抗匹配组件及共线天线组件；其中，所述共线天线组件端部的天线辐射单元与所述阻抗匹配组件相连；共线天线组件包括：串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部都连接有天线辐射单元；所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的两端连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度及线间距不同。如图4所示，与基于传统技术的全向共线天线阵列得到辐射增益方向图的比较可以看出，本实施例中通过基于不同的预设布线规则设置相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列增益和总辐射效率，同时本实施例得到的测试结果显示此技术可明显减小天线阵列的旁瓣幅度，同时得到稳定的辐射下倾角，进而适应不同的应用场景。
综上所述：
本发明实施例中公开了一种共线天线组件及串馈全向共线天线阵列，共线天线组件包括：串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部都连接有天线辐射单元；所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的两端连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度及线间距不同。基于不同的预设布线规则设置相位延迟器的电路线的线长度和线宽度及线间距，以此精确控制馈电给每个天线辐射单元的相位和幅值，从而有效控制每个天线辐射单元的最大辐射效率，以此提高天线阵列增益和总辐射效率，进而适应不同的应用场景。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种共线天线组件，其特征在于，包括：
串联的多个相位延迟器，每个所述相位延迟器的端部都连接有天线辐射单元；
所述相位延迟器包括印制在介质板上的电路线，所述电路线的端部连接有天线辐射单元，所述电路线的线长度和线宽度及线间距是基于预设布线规则设置的，基于不同的预设布线规则设置的电路线的线长度和线宽度和/或线间距不同；
基于不同的预设布线规则设置电路线的线长度和线宽度和/或线间距，包括：根据期望馈电给所述天线辐射单元的相位和幅值，确定应用于相应的相位延迟器的电路线的预设布线规则，根据所述电路线的预设布线规则，确定所述电路线的线长度和线宽度和/或线间距，控制每个所述天线辐射单元的最大辐射效率，
其中所述相位延迟器至少包括第一相位延迟器和第二相位延迟器，所述第一相位延迟器适用第一预设布线规则，所述第二相位延迟器适用第二预设布线规则，所述第一相位延迟器的线长度和线宽度和/或线间距中的至少一者与所述第二相位延迟器不同，所述第一预设布线规则与所述第二预设布线规则不同。
2.根据权利要求1所述的共线天线组件，其特征在于，所述相位延迟器上的电路线为弓形走线或曲形走线。
3.根据权利要求1所述的共线天线组件，其特征在于，所述相位延迟器的外观形状为长方形、圆形、椭圆形或多边形。
4.根据权利要求1所述的共线天线组件，其特征在于，所述天线辐射单元为金属制天线辐射单元。
5.根据权利要求4所述的共线天线组件，其特征在于，所述金属制天线辐射单元为铜制天线辐射单元。
6.根据权利要求1所述的共线天线组件，其特征在于，所述天线辐射单元印制在所述介质板上。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的共线天线组件，其特征在于，所述介质板包括介质基板或金属冲压板。
8.根据权利要求7所述的共线天线组件，其特征在于，所述介质基板包括单层PCB印制电路板或者多层PCB印制电路板。
9.一种串馈全向共线天线阵列，其特征在于，包括：
依次连接的馈电连接器、支撑管、阻抗匹配组件及共线天线组件；
其中，所述共线天线组件端部的天线辐射单元与所述阻抗匹配组件相连；
所述共线天线组件为权利要求1至8中任意一项所述的共线天线组件。
10.根据权利要求9所述的串馈全向共线天线阵列，其特征在于，所述馈电连接器包括馈线和接头。
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