CN110247155A - 一种圆极化广播电视多媒体发射天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种圆极化广播电视多媒体发射天线，包括发射部件及馈电部件，发射部件包括分别沿第一方向设置的第一辐射单元，以及沿第二方向设置的第二辐射单元，且每组第一辐射单元与第二辐射单元的中心重合包括固定设置在反射板上的第一馈电组件和第二馈电组件，第一馈电组件与第二馈电组件均具有至少两个输出端，输出端分别连接第一辐射单元以及第二辐射单元，且第一馈电组件与第二馈电组件均采用硬同轴线与电信号源连接。馈电组件同时也作为信号发射部件的支撑结构，能够使传输线与振子之间的阻抗匹配，从而降低驻波比，使得馈电部件能够承受大功率，保证设备及信源不被损坏。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是，涉及一种圆极化广播电视多媒体发射天线。
背景技术
电台或电视台通过运用稳定的传播信号，利用短波信号完成发射传播，经过内部处理后，再利用电磁波的方式完成二次发射，由终端接受设备对接受的信号进行处理，进而为用户呈现视频、声音及图像等。目前，广播电视天线多采用水平极化或垂直极化方式发射，覆盖效果较不理想，存在用户接受不到信号，或信号不稳定的情况。而圆极化天线发射的信号具有，在与传播方向垂直的平面内各个方向信号均布的特性，信号传输和覆盖都较为稳定。
现有一种基站天线阵列，其采用双极化的天线单元发射电磁波，实现基站的信号收发功能。在该天线上，利用倒L形的辐射铜片作为辐射单元，并在基板上印刷微带功分馈电网络为辐射单元传输信号，从而降低了天线阵列的体积，使其能够满足移动通信的需求。
但是在广播电视天线中，通常工作功率为几千瓦，而基站的天线功率远小于广播电视电线。由于天线中不可避免的会产生反射，反射波信号会回到信号源设备上。若直接将基站天线应用于广播电视信号发射，由于使用频段不同，会造成很强的反射，功率增大后的反射波信号功率也随之增大，会直接烧毁印刷电路板形式的馈电网络或信号源。因此采用阵列式的天线发射大功率信号时，还需要根据所使用频段的不同解决馈电系统与发射单元之间阻抗匹配问题，降低驻波比，以保护馈电系统和信源。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的圆极化天线应用于大功率广播电视信号发送时，由于天线反射波较大以及功率容量有限，易损坏天线本身及信源的缺陷，从而提供一种驻波比较小能够适用于大功率发射的圆极化广播电视多媒体发射天线。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种圆极化广播电视多媒体发射天线，包括
反射板，具有平整的反射面；
发射部件，包括设于所述反射板上方的至少两组辐射组件，每组所述辐射组件包括分别沿第一方向设置的第一辐射单元，以及沿第二方向设置的第二辐射单元，且每组所述第一辐射单元与所述第二辐射单元的中心重合；
馈电部件，包括固定设置在所述反射板上的第一馈电组件和第二馈电组件，所述第一馈电组件与所述第二馈电组件均具有至少两个输出端，所述输出端分别连接所述第一辐射单元以及所述第二辐射单元，且所述第一馈电组件与所述第二馈电组件均采用硬同轴线与电信号源连接，向所述第一辐射单元和所述第二辐射单元输送相位差为90度的等幅电信号。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述辐射组件具有四组，且所述辐射组件沿直线单向排列；各个辐射组件的中心均位于所述排列方向所在直线上。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述第一馈电组件与所述第二馈电组件在所述辐射组件的排列方向两侧对称分布，各包括两个一级功分器；每个一级功分器连接两个第一辐射单元或两个第二辐射单元。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述一级功分器包括两个所述输出端，所述输出端以所述一级功分器的中心对称设置。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述第一馈电组件以及所述第二馈电组件还包括二级功分器，每个所述二级功分器连接两个所述一级功分器，并与所述电信号源连接。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述一级功分器的中点具有一级分流点，所述二级功分器在所述一级分流点位置与所述一级功分器连接；所述二级功分器中点具有二级分流点，所述电信号源在所述二级分流点位置与所述二级功分器连接。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述一级功分器与所述二级功分器均为硬同轴线，所述硬同轴线具有内导体与外导体，所述一级功分器的内导体在所述一级分流点处于所述二级功分器的内导体连接；所述一级功分器为方形硬同轴线，其具有平整的顶面与底面，分别用于安装所述辐射单元和安装于所述反射板上。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述第一方向与所述第二方向垂直，且所述第一辐射单元与所述的第二辐射单元均与所述辐射组件排列方向呈45度夹角；所述第一辐射单元与所述第二辐射单元结构相同，均具有两个以其中心对称直线排列的振子翼，所述振子通过安装架与所述输出端连接。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述安装架为垂直于所述反射板设置的硬馈电同轴线，所述振子固定连接在所述安装架的端部，所述第一辐射单元与所述第二辐射单元通过交叉设置的跳接片，连接各自的两片振子翼。
作为本发明所述圆极化广播电视多媒体发射天线的一种优选方案，其中：所述振子翼为多边形翼板，且所述翼板平行于所述反射板设置。
本发明的有益效果：本发明提供的圆极化广播电视多媒体发射天线，采用硬同轴线作为馈电电路的传输线，同时也作为信号发射部件的支撑结构，能够使传输线与振子之间的阻抗匹配，从而降低驻波比，使得馈电部件能够承受大功率信号，保护信源设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为圆极化广播电视多媒体发射天线的立体结构图；
图2为馈电部件的电路结构示意图；
图3位馈电部件的俯视图；
图4为馈电部件的剖视图；
图5为辐射单元的结构示意图；
图6为辐射单元的剖视图；
图7为圆弧化广播电视天线整体示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
本实施例提供一种圆极化广播电视多媒体发射天线，其结构如图1所示，包括反射板100、发射部件200以及馈电部件300。反射板100具有平整的反射面110，用于反射电磁波信号。发射部件200包括设于反射板100上方的至少两组辐射组件210，每组辐射组件210包括分别沿第一方向设置的第一辐射单元211，以及沿第二方向设置的第二辐射单元212，且每组第一辐射单元211与第二辐射单元212的中心重合。馈电部件300，包括固定设置在反射板100上的第一馈电组件310和第二馈电组件320，第一馈电组件310与第二馈电组件320均具有至少两个输出端341，输出端341分别连接第一辐射单元211以及第二辐射单元212，且第一馈电组件310与第二馈电组件320均采用硬同轴线与电信号源330连接，向第一辐射单元211和第二辐射单元212输送相位差为90度的等幅电信号。
如图1所示，本实施例中的辐射组件210具有四组，沿着反射板100的长度方向排列。每组中的第一辐射单元211与第二辐射单元212的中心点均在排列方向所在的直线上。第一辐射单元211与第二辐射单元212所在的第一方向与第二方向分别与排列方向呈±45度夹角。天线安装时，将整个反射板100竖立安装，并根据实际情况向下微倾一定角度。由于馈电部件300向第一、第二辐射部件发送相位差为90度的等幅电信号，因此在第一、第二辐射部件将产生相互垂直的相位差为90度的等幅电磁波信号，电磁波在空间进行矢量叠加后，最终产生的电磁波信号沿着垂直辐射组件210中心方向传播，且电场矢量在与传播方向垂直的平面内做圆周运动，从而实现了电磁波信号的圆极化。
本实施例中的馈电部件300利用硬同轴线作为传输线，并在硬同轴线中点位置接入电信号源330，将电信号功率进行分配，等额输送给辐射组件210。使得传输线具有功率分配和阻抗匹配的功能。再者，由于采用了硬同轴线，将辐射组件210直接安装在其上方，使得硬同轴线同时也具有支撑结构的功能，天线的整体结构设计较为紧凑。
通过计算辐射组件210上的电流可以得出辐射组件210的阻抗，然后利用切比雪夫变换将电信号源330与辐射单元的阻抗进行匹配，选用合适规格的馈电部件300所需的硬同轴线，使得馈电部件300与发射部件200的阻抗相匹配，从而降低天线工作时的驻波比，减小因驻波产生的反射功率，以保护电信号源330。由于馈电部件300均采用的硬同轴线，可以通过计算选择最佳规格的同轴线，用于将电信号源和辐射单元的阻抗进行匹配，以降低馈电部件中的驻波比。利用硬同轴线提供了更多的阻抗调节空间，使得其在大功率工作环境下，能够承受更大的反射功率。
实施例2
本实施例提供一种圆极化广播电视多媒体发射天线，包括反射板100、发射部件200以及馈电部件300。反射板100具有平整的反射面110，用于反射电磁波信号。发射部件200包括设于反射板100上方的至少两组辐射组件210，每组辐射组件210包括分别沿第一方向设置的第一辐射单元211，以及沿第二方向设置的第二辐射单元212，且每组第一辐射单元211与第二辐射单元212的中心重合。馈电部件300，包括固定设置在反射板100上的第一馈电组件310和第二馈电组件320，第一馈电组件310与第二馈电组件320均具有至少两个输出端341，输出端341分别连接第一辐射单元211以及第二辐射单元212，且第一馈电组件310与第二馈电组件320均采用硬同轴线与电信号源330连接，向第一辐射单元211和第二辐射单元212输送相位差为90度的等幅电信号。
如图1所示，本实施例中的本实施例中的辐射组件210具有四组，沿着反射板100的长度方向排列。每组中的第一辐射单元211与第二辐射单元212的中心点均在排列方向所在的直线上。第一辐射单元211与第二辐射单元212所在的第一方向与第二方向分别与排列方向呈±45度夹角。
因此，为了满足四组辐射组件210的馈电要求，本实施例中的第一馈电组件310与第二馈电组件320沿着排列方向对称分布。第一馈电组件310与第二馈电组件320个包括两个一分二的一级功分器340，每个一级功分器340具有两个输出端341，分别与两个第一辐射单元211或两个第二辐射单元212连接。
如图2所示，图中的1、3、5、7号辐射单元为第一辐射单元211，2、4、6、8号辐射单元为第二辐射单元212，分别由上下两部分的第一馈电组件310和第二馈电组件320进行馈电。1号和3号辐射单元连接在第一馈电组件310中的左侧一级功分器340上，5号和7号辐射单元连接在右侧的一级功分器340。同样的，下方的2号和4号辐射单元连接在第二馈电组件320的左侧一级功分器340上，6号和8号辐射单元连接在右侧的一级功分器340上。第一馈电组件310和第二馈电组件320分别连接着相位差为90度的电信号源330。第一、第二辐单元产生幅度相等相位差为90度的相互垂直的电磁波，将电磁波进行矢量叠加后，最终产生的电磁波信号沿着垂直辐射组件210中心方向进行圆周转动，从而实现了电磁波信号的圆极化。
如图2所示，本实施例中的第一馈电组件310以及第二馈电组件320还包括二级功分器350，二级功分器350连接两个一级功分器340，并与电信号源330连接。二级功分器350也是一分二的功分器，具有两个输出口分别连接两个一级功分器340。
如图2和图3所示，一级功分器340的中点具有第一分流点343，二级功分器350在第一分流点343位置与一级功分器340连接；二级功分器350中点具有第二分流点351，电信号源330在第二分流点351位置与二级功分器350连接。利用在中点位置两侧阻抗相同的特性，使得一段硬同轴线成为一分二的一级功分器340。二级功分器350在第二分流点351的具有输入端352，采用同轴线连接器353与电信号源330连接。同轴线连接器353位于反射板100的另一面。
如图1和图3所示，本实施例中的一级功分器340为方形硬同轴线，具有平整的顶面342和底面。顶面342便于安装辐射组件210，底面可以稳定设置在反射面110上。方形硬同轴线的两端利用螺栓固定在反射板100上。二级功分器350为圆管硬同轴线，在第一分流点343位置与一级功分器340牢固连接成一体。
如图4所示，本实施例中的一级功分器340与二级功分器350使用的硬同轴线具有内导体360与外导体370，内导体360与外导体370之间具有空隙。由于高频电流时产生的趋肤效应，电流在内导体360外壁与外导体370内壁上传导。在第一分流点343处，一级功分器340的内导体360与二级功分器350的内导体360连接，两者的外导体370牢固连接成一体。在一级功分器340的输出端341，内导体360与辐射组件210中的硬同轴线中的内导体360连接。
如图1和图5所示，本实施例中的第一辐射单元211和第二辐射单元212相互垂直，分别具有两个以中心对称分布的振子翼213。两个振子翼213在第一方向或第二方向上的长度为0.5波长左右。电信号传输至振子翼213上转化为极化电磁波。每一对振子翼213产生的电磁波沿着其中心向外传播。
如图5所示，本实施例中的每个辐射组件210中的四个振子翼213均通过安装架214安装在一级功分器340上。每个振子翼213单独固定设置在一段安装架214的端部。每个辐射单元中的两个振子翼213分别安装在两个紧邻的一级功分器340上，但只有其中一个一级功分器340为该对振子翼213提供电信号。安装架214为垂直于反射板100方向设置的硬同轴馈电线，第一辐射单元211与第二辐射单元212通过交叉设置的跳接片215，连接各自的两片振子翼213。
以1号辐射单元为例，将靠近第一馈电组件310一侧的振子翼213和安装架214记为A振子翼和A安装架214，另一侧的记为B振子翼和B安装架214，第一馈电组件310中左侧一级功分器340记为左上一级功分器340，紧邻的第二馈电组件320中的一级功分器340记为左下一级功分器340。如图6所示，A振子翼下的A安装架214的下端焊接在第一馈电组件310的左上一级功分器340上，A安装架214内部的内导体360在输出端341与左上一级功分器340的内导体360连接。A振子翼固定连接在A安装架214的上端。该侧内导体360的顶端利用跳接片215连接到B安装架214内部的内导体360上，继续为B振子翼传输电信号。B安装架214的外导体370焊接在左下一级功分器340的顶面342，而内部的内导体360不与左下功分器的内导体360接触。B安装架214的硬同轴线的外导体370下端仅作为B振子翼的支撑结构，并未传输左下一级功分器340的电流。同理，2号辐射单元与1号辐射单元结构对称，其跳接片215从1号辐射单元的连接片215上方跨过，在此不再赘述。通过设置两对相互垂直且各连接到不同馈电组件上的振子翼213，能够将两个相位差为90度的等幅电信号转化为两个方向的极化电磁波，再进过矢量叠加形成圆极化的电磁波，其结构十分紧凑。
如图1所示，本实施例中的振子213为多边形的翼板，翼板平行于反射板100的方向设置，与反射面110优选的距离为0.23λ-0.32λ(λ为波长)，振子的形状优选为八边形。
如图7所示，本实施例中的反射板100上方还罩设有保护罩120，防护罩由玻璃钢材质构成，能够有效保护内部的发射部件200和馈电部件300。
作为可替换的实施方式，本实施例中的辐射组件可以设为2组、6组或其他偶数组。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：包括
发射部件(200)，包括至少两组辐射组件(210)，每组所述辐射组件(210)包括分别沿第一方向设置的第一辐射单元(211)，以及沿第二方向设置的第二辐射单元(212)，且每组所述第一辐射单元(211)与所述第二辐射单元(212)的中心重合；
馈电部件(300)，包括第一馈电组件(310)和第二馈电组件(320)，所述第一馈电组件(310)与所述第二馈电组件(320)均具有至少两个输出端(341)，所述输出端(341)分别连接所述第一辐射单元(211)以及所述第二辐射单元(212)，且所述第一馈电组件(310)与所述第二馈电组件(320)均采用馈线与电信号源(330)连接。
2.根据权利要求1所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述辐射组件(210)具有四组，且所述辐射组件(210)沿直线单向排列；各个辐射组件(210)的中心均位于所述排列方向所在直线上。
3.根据权利要求2所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述第一馈电组件(310)与所述第二馈电组件(320)在所述辐射组件(210)的排列方向两侧对称分布，各包括两个一级功分器(340)；每个一级功分器(340)连接两个第一辐射单元(211)或两个第二辐射单元(212)。
4.根据权利要求3所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述一级功分器(340)为方形硬同轴线，包括两个所述输出端(341)，所述输出端(341)以所述一级功分器(340)的中心对称设置。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述第一馈电组件(310)以及所述第二馈电组件(320)还包括二级功分器(350)，所述二级功分器(350)连接两个所述一级功分器(340)，并与所述电信号源(330)连接。
6.根据权利要求5所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述一级功分器(340)的中点具有一级分流点，所述二级功分器(350)在所述一级分流点位置与所述一级功分器(340)连接；所述二级功分器(350)中点具有二级分流点，所述电信号源(330)在所述二级分流点位置与所述二级功分器(350)连接。
7.根据权利要求6所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述一级功分器(340)与所述二级功分器(350)均为硬同轴线，所述硬同轴线具有内导体(360)与外导体(370)，所述一级功分器(340)的内导体(360)在所述一级分流点处于所述二级功分器(350)的内导体(360)连接；所述一级功分器(340)为方形硬同轴线，其具有平整的顶面(342)，用于安装所述辐射组件(210)。
8.根据权利要求1-4、6或7任意一项所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述第一方向与所述第二方向垂直，且所述第一辐射单元(211)与所述的第二辐射单元(212)均与所述辐射组件(210)排列方向呈45度夹角；所述第一辐射单元(211)与所述第二辐射单元(212)结构相同，均具有两个以其中心对称直线排列的振子翼(213)，所述振子翼(213)通过安装架(214)与所述输出端(341)连接。
9.根据权利要求8所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述安装架(214)为垂直于所述顶面(342)设置的硬同轴线，所述振子翼(213)固定连接在所述安装架(214)的端部，所述第一辐射单元(211)与所述第二辐射单元(212)通过交叉设置的跳接片(215)，连接各自的两片振子翼(213)。
10.根据权利要求9所述的圆极化广播电视多媒体发射天线，其特征在于：所述振子翼(213)为多边形翼板，且所述翼板平行于所述顶面(342)设置。
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