CN110911828A - 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线 - Google Patents

一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线 Download PDF

Info

Publication number
CN110911828A
CN110911828A CN201910996589.8A CN201910996589A CN110911828A CN 110911828 A CN110911828 A CN 110911828A CN 201910996589 A CN201910996589 A CN 201910996589A CN 110911828 A CN110911828 A CN 110911828A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
dielectric plate
port power
integrated
dipole arms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910996589.8A
Other languages
English (en)
Inventor
文乐虎
刘伟
高式昌
吴健
杨清凌
苏海滨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
China Institute of Radio Wave Propagation CETC 22 Research Institute
Original Assignee
China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP filed Critical China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Priority to CN201910996589.8A priority Critical patent/CN110911828A/zh
Publication of CN110911828A publication Critical patent/CN110911828A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/104—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using a substantially flat reflector for deflecting the radiated beam, e.g. periscopic antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole

Abstract

本发明公开了一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，所述的天线包括底层天线反射板和顶层方形介质板，在方形介质板的上、下表面均印刷天线辐射体，此外还在方形介质板的上表面印刷四个形状相同的偶极子臂，四个偶极子臂两两相对围成一个方形区域，在方形介质板的下表面也印刷四个与上表面偶极子臂形状相同，位置相对的偶极子臂，四个金属通孔分别连接方形介质板上、下表面相对的两个偶极子臂从而形成四个折叠偶极子，该天线还包括四根穿过天线反射板、顶端焊接在方形介质板上的同轴电缆。本发明所公开的天线具有结构简单紧凑、辐射性能、方向图、增益和波瓣宽度稳定、交叉极化电平低等优点。

Description

一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线
技术领域
本发明属于差分馈电双极化无线通信天线领域，特别涉及该领域中的一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线。
背景技术
随着无线通信技术的发展，双极化天线由于具有两个正交的极化辐射方向，可以大幅度地减小无线通信中的多径效应，提高无线通信质量及信道容量，因而在基站、卫星和雷达系统等无线通信系统中得到广泛的应用。随着这些通信系统的发展，提出了越来越严格的规范来满足不同的系统要求，包括紧凑的天线尺寸，宽阻抗带宽，高隔离度，稳定的辐射模式等。
贴片天线是实现具有低轮廓和紧凑尺寸的双极化的常用技术，但是由于贴片天线的低轮廓结构和固有的高品质因数谐振，贴片天线的带宽通常是很有限的。为了满足更宽的带宽要求，与窄带贴片天线相比，偶极天线是更好的选择。
随着差分微波电路系统的发展，需要差分馈电的天线直接连接到这些电路系统。否则在差分电路系统和传统的单端天线之间需要加巴伦进行不平衡到平衡转换，这将导致两个不同接口之间额外的插入损耗和匹配失衡，影响天线的辐射性能，因此需要带有宽带差分馈电的双极化天线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线。
本发明采用如下技术方案：
一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其改进之处在于：所述的天线包括底层天线反射板和顶层方形介质板，在方形介质板的上、下表面均印刷天线辐射体，此外还在方形介质板的上表面印刷四个形状相同的偶极子臂，四个偶极子臂两两相对围成一个方形区域，在方形介质板的下表面也印刷四个与上表面偶极子臂形状相同，位置相对的偶极子臂，四个金属通孔分别连接方形介质板上、下表面相对的两个偶极子臂从而形成四个折叠偶极子，该天线还包括四根穿过天线反射板、顶端焊接在方形介质板上的同轴电缆，四根同轴电缆中相对的两根内导体连接在一起，四根同轴电缆的外导体则分别与一个折叠偶极子的两个偶极子臂焊接。
进一步的，底层天线反射板的尺寸为140mm×140mm。
进一步的，底层天线反射板和顶层方形介质板之间的距离为35mm。
进一步的，方形介质板采用Rogers RO4003C板材。
进一步的，四根同轴电缆形成四个馈电端口，相对的两根同轴电缆的馈电端口可激励出一个极化辐射方向，每一个极化的两个馈电端口采用差分馈电的方式进行激励。
进一步的，四根同轴电缆的长度相同。
进一步的，所述天线工作的频率带宽为1640—3000 MHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，波瓣宽带在60—70度范围内。
进一步的，该天线可以作为基站天线、卫星通信天线和无线局域网通信天线。
进一步的，该天线可以扩展为天线阵列，天线阵列的形式包括但不限于线阵和面阵。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的天线具有结构简单紧凑、辐射性能、方向图、增益和波瓣宽度稳定、交叉极化电平低等优点，可以大幅度减小天线辐射体的尺寸、降低天线的剖面。该天线可等效为一个六端口功分网络与四个交叉放置的折叠偶极子的结合，四个偶极子分别实现两个不同极化的辐射；采用差分馈电的激励方式，在奇模激励下具有宽带宽和较高的隔离度，在偶模激励下具有较强的共模噪声抑制性能。该天线可以广泛应用于基站通信、卫星通信、无线局域网等无线通信领域。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开天线的三维立体结构示意图；
图2是本发明实施例1所公开天线方形介质板上、下表面PCB的结构示意图；
图3是本发明实施例1所公开天线的侧面结构示意图；
图4是本发明实施例1所公开天线在两种不同馈电方式下的S参数和端口隔离度参数曲线图；
图5是本发明实施例1所公开天线的增益和波瓣宽度曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1-3所示，本实施例公开了一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，所述的天线包括底层天线反射板5和顶层方形介质板4，在方形介质板的上、下表面均印刷天线辐射体，此外还在方形介质板的上表面印刷四个形状相同的偶极子臂1，四个偶极子臂两两相对围成一个方形区域，在方形介质板的下表面也印刷四个与上表面偶极子臂形状相同，位置相对的偶极子臂，四个金属通孔3分别连接方形介质板上、下表面相对的两个偶极子臂从而形成四个折叠偶极子，这四个折叠偶极子就是该天线的主要辐射结构。该天线还包括四根穿过天线反射板、顶端焊接在方形介质板焊接位置6，7，8，9上的同轴电缆2，四根同轴电缆中，焊接在焊接位置7、8上的两根同轴电缆的内导体连接在一起、焊接在焊接位置6、9上的两根同轴电缆的内导体连接在一起、四根同轴电缆的外导体则分别与一个折叠偶极子的两个偶极子臂焊接。
位于方形介质板上、下表面的四个折叠偶极子呈旋转对称和中心对称，以保证天线不同极化间良好的隔离性能和稳定的远场辐射性能。
当7与8两个馈电位置同时给与等幅反相的激励时，天线可以实现+45º方向的极化辐射。而当6与9两个馈电位置同时给与等幅反相的激励时，天线可以实现-45º方向的极化辐射。
通过调整四个折叠偶极子的长度，可以调整天线工作的中心频率。通过调整四个折叠偶极子的宽度及间隔，可以改善天线的匹配状态。
通过调节四对偶极子臂的长度和宽度，以及偶极子臂之间的间距，也可对天线的输入阻抗和带宽进行调整。对天线的折叠偶极子臂尺寸、天线反射板距离天线辐射体间的距离、天线反射板的尺寸、以及印刷天线辐射体的介质板材进行调整和优化配置，使得天线工作带宽可以调整、使得天线辐射体的尺寸减小、使得天线不同极化间的隔离度提高、使得天线的远场辐射特性，包括增益、波瓣宽度等稳定、使得天线对共模噪声的抑制性能增强。
在本实施例中，底层天线反射板可以保证天线稳定定向辐射，其尺寸为140mm×140mm。底层天线反射板和顶层方形介质板之间的距离为35mm。方形介质板采用RogersRO4003C板材。
四根同轴电缆形成四个馈电端口，相对的两根同轴电缆的馈电端口可激励出一个极化辐射方向，每一个极化的两个馈电端口采用差分馈电的方式进行激励。四根同轴电缆的长度相同。天线不同极化间的隔离度通过天线的对称性，以及天线四个馈电端口的幅度一致性进行保证，四个馈电端口的幅度一致性越好，其对应的不同极化端口的隔离度就越高。
所述天线工作的频率带宽为1640—3000 MHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，回波损耗低于-15dB，波瓣宽带在60—70度范围内。
该天线可以作为基站天线（在基站系统应用中采用±45º极化方式）、卫星通信天线和无线局域网通信天线。该天线可以扩展为天线阵列，天线阵列的形式包括但不限于线阵和面阵。
如图4所示，该天线在工作频段1.64—3.0GHz范围内差分馈电时回波损耗低于-15dB，共模激励时回波损耗高于-0.87dB，且其隔离度小于35dB。
如图5所示，该天线在工作频段1.64—3.0GHz范围内增益波动小于1dB，且其对应的波瓣宽度在60—70º范围之内。

Claims (9)

1.一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：所述的天线包括底层天线反射板和顶层方形介质板，在方形介质板的上、下表面均印刷天线辐射体，此外还在方形介质板的上表面印刷四个形状相同的偶极子臂，四个偶极子臂两两相对围成一个方形区域，在方形介质板的下表面也印刷四个与上表面偶极子臂形状相同，位置相对的偶极子臂，四个金属通孔分别连接方形介质板上、下表面相对的两个偶极子臂从而形成四个折叠偶极子，该天线还包括四根穿过天线反射板、顶端焊接在方形介质板上的同轴电缆，四根同轴电缆中相对的两根内导体连接在一起，四根同轴电缆的外导体则分别与一个折叠偶极子的两个偶极子臂焊接。
2.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：底层天线反射板的尺寸为140mm×140mm。
3.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：底层天线反射板和顶层方形介质板之间的距离为35mm。
4.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：方形介质板采用Rogers RO4003C板材。
5.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：四根同轴电缆形成四个馈电端口，相对的两根同轴电缆的馈电端口可激励出一个极化辐射方向，每一个极化的两个馈电端口采用差分馈电的方式进行激励。
6.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：四根同轴电缆的长度相同。
7.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：所述天线工作的频率带宽为1640—3000 MHz，其驻波比小于1.5，隔离度大于35dB，增益波动小于1dB，波瓣宽带在60—70度范围内。
8.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：该天线可以作为基站天线、卫星通信天线和无线局域网通信天线。
9.根据权利要求1所述采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线，其特征在于：该天线可以扩展为天线阵列，天线阵列的形式包括但不限于线阵和面阵。
CN201910996589.8A 2019-10-19 2019-10-19 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线 Pending CN110911828A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910996589.8A CN110911828A (zh) 2019-10-19 2019-10-19 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910996589.8A CN110911828A (zh) 2019-10-19 2019-10-19 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110911828A true CN110911828A (zh) 2020-03-24

Family

ID=69815834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910996589.8A Pending CN110911828A (zh) 2019-10-19 2019-10-19 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110911828A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540780A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 广东工业大学 一种宽带双极化折叠电偶极子天线
CN115313028A (zh) * 2022-08-17 2022-11-08 深圳市飞宇信科技有限公司 应用于2g/3g/4g/5g频段的超宽带天线

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101411026A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 株式会社王牌天线 具有单一图案的双极化宽带天线
CN103558642A (zh) * 2013-11-12 2014-02-05 中国电子科技集团公司第二十二研究所 天线装置
CN203967254U (zh) * 2014-04-21 2014-11-26 广州杰赛科技股份有限公司 双极化阵列天线单元及低剖面高隔离度mimo天线
CN105356053A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 华南理工大学 改善交叉极化比的差分宽频带双极化基站天线
CN205211944U (zh) * 2015-11-27 2016-05-04 华南理工大学 改善交叉极化比的差分宽频带双极化基站天线
CN106299668A (zh) * 2016-09-27 2017-01-04 华南理工大学 一种差分馈电宽带双极化平面基站天线
CN106602242A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 电子科技大学 一种低剖面高增益双极化天线
CN206225546U (zh) * 2016-09-12 2017-06-06 华南理工大学 具有稳定波瓣宽度和共模抑制特性的宽带差分多偶极子天线
CN107181068A (zh) * 2017-04-17 2017-09-19 广东通宇通讯股份有限公司 高频超宽带双极化全波辐射单元
CN108232458A (zh) * 2018-01-02 2018-06-29 华南理工大学 一种差分双频双极化双环基站天线
CN207601839U (zh) * 2017-12-20 2018-07-10 浙江立芯信息科技股份有限公司 一种双偶极天线电子标签
CN108963437A (zh) * 2018-07-12 2018-12-07 京信通信系统（中国）有限公司 一种微站天线的辐射单元及微站天线
CN109088157A (zh) * 2018-09-11 2018-12-25 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线
CN109672023A (zh) * 2018-12-22 2019-04-23 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于开口谐振环的差分双极化贴片天线
CN109863645A (zh) * 2017-07-07 2019-06-07 康普技术有限责任公司 超宽带宽低频带辐射元件
CN209516006U (zh) * 2019-02-18 2019-10-18 华南理工大学 一种差分馈电双极化方向图可重构天线

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101411026A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 株式会社王牌天线 具有单一图案的双极化宽带天线
CN103558642A (zh) * 2013-11-12 2014-02-05 中国电子科技集团公司第二十二研究所 天线装置
CN203967254U (zh) * 2014-04-21 2014-11-26 广州杰赛科技股份有限公司 双极化阵列天线单元及低剖面高隔离度mimo天线
CN105356053A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 华南理工大学 改善交叉极化比的差分宽频带双极化基站天线
CN205211944U (zh) * 2015-11-27 2016-05-04 华南理工大学 改善交叉极化比的差分宽频带双极化基站天线
CN206225546U (zh) * 2016-09-12 2017-06-06 华南理工大学 具有稳定波瓣宽度和共模抑制特性的宽带差分多偶极子天线
CN106299668A (zh) * 2016-09-27 2017-01-04 华南理工大学 一种差分馈电宽带双极化平面基站天线
CN106602242A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 电子科技大学 一种低剖面高增益双极化天线
CN107181068A (zh) * 2017-04-17 2017-09-19 广东通宇通讯股份有限公司 高频超宽带双极化全波辐射单元
CN109863645A (zh) * 2017-07-07 2019-06-07 康普技术有限责任公司 超宽带宽低频带辐射元件
CN207601839U (zh) * 2017-12-20 2018-07-10 浙江立芯信息科技股份有限公司 一种双偶极天线电子标签
CN108232458A (zh) * 2018-01-02 2018-06-29 华南理工大学 一种差分双频双极化双环基站天线
CN108963437A (zh) * 2018-07-12 2018-12-07 京信通信系统（中国）有限公司 一种微站天线的辐射单元及微站天线
CN109088157A (zh) * 2018-09-11 2018-12-25 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于共享对称阵子臂的双极化基站天线
CN109672023A (zh) * 2018-12-22 2019-04-23 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种基于开口谐振环的差分双极化贴片天线
CN209516006U (zh) * 2019-02-18 2019-10-18 华南理工大学 一种差分馈电双极化方向图可重构天线

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540780A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 广东工业大学 一种宽带双极化折叠电偶极子天线
CN115313028A (zh) * 2022-08-17 2022-11-08 深圳市飞宇信科技有限公司 应用于2g/3g/4g/5g频段的超宽带天线
CN115313028B (zh) * 2022-08-17 2023-09-01 深圳市飞宇信电子有限公司 应用于2g/3g/4g/5g频段的超宽带天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110224219B (zh) 一种圆极化基片集成腔天线
CN107230840B (zh) 高增益宽带微带贴片天线
CN110112562B (zh) 一种小型宽带差分激励双模双极化基站天线
CN114069257B (zh) 一种基于强耦合偶极子的超宽带双极化相控阵天线
CN106356618B (zh) 一种微波高频段双极化小基站平板天线
CN114976665B (zh) 一种加载频率选择表面辐射稳定的宽带双极化偶极子天线
CN217114809U (zh) 一种超宽双极化Vivaldi天线和通信设备
CN112117535A (zh) 一种5g毫米波电磁混合双极化mimo天线阵列
CN113506976B (zh) 高增益圆极化天线及无线通信设备
CN110911828A (zh) 一种采用集成六端口功率分配器的宽带差分馈电双极化天线
CN201413867Y (zh) 能产生四个不同极化方式的天线
CN112542704B (zh) 一种适用于2/3/4/5g通信的高度集成的双极化基站阵列天线
CN111355029B (zh) 用于第五代通信系统的高性能双极化微带天线
CN113394558A (zh) 基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低rcs的宽带圆极化超表面天线
CN115882220B (zh) 全双工应用的宽带高隔离磁电偶极子天线及通信设备
CN115313028B (zh) 应用于2g/3g/4g/5g频段的超宽带天线
CN109524799B (zh) 加载变容二极管的方向图扫描贴片天线
CN217158638U (zh) 一种基于磁电偶极子的超宽带双极化天线
CN115939782A (zh) 一种w波段旋转式圆极化磁电偶极子天线阵列
CN116053777A (zh) 一种应用于毫米波段相控阵的双极化微带贴片天线
CN113964490B (zh) 一种宽带双极化电磁透明天线
CN113506989B (zh) 一种5g毫米波介质谐振器天线及其阵列
CN114267939A (zh) 一种基于3dB电桥的圆极化星载天线及星载相控阵
CN114267947A (zh) 一种用于移动终端的十二端口高隔离mimo天线
CN114069215A (zh) 一种双同频双极化辐射单元及天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200324