CN111224226A - 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线 - Google Patents

一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线 Download PDF

Info

Publication number
CN111224226A
CN111224226A CN202010018344.0A CN202010018344A CN111224226A CN 111224226 A CN111224226 A CN 111224226A CN 202010018344 A CN202010018344 A CN 202010018344A CN 111224226 A CN111224226 A CN 111224226A
Authority
CN
China
Prior art keywords
omnidirectional antenna
printed board
dipole
equal
impedance matching
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
CN202010018344.0A
Other languages
English (en)
Inventor
施扬逸
孟健青
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.)
724th Research Institute of CSIC
Original Assignee
724th Research Institute of CSIC
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 724th Research Institute of CSIC filed Critical 724th Research Institute of CSIC
Priority to CN202010018344.0A priority Critical patent/CN111224226A/zh
Publication of CN111224226A publication Critical patent/CN111224226A/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
    • 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

Abstract

本发明公开了一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，其实例包括偶极子、中心焊盘、连接辐射单元与中心焊盘的传输线，传输线上的阻抗匹配枝节。所述偶极子臂上开有多节梯形槽。本发明可以覆盖2.1‑4.2GHz工作频带，全频带内不圆度小于3dB，VSWR≤2.0，具有宽带、小型化和低剖面的特性，广泛应用于移动通信、现代雷达等电子设备中。通过重新设计偶极子的结构尺寸，调节多节梯形槽和阻抗匹配枝节，使用本发明，可以改变水平极化全向天线的工作频段。

Description

一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线
技术领域
本发明属于雷达天线与微波技术领域，适用于移动通信、现代雷达等电子设备。
背景技术
在无线通信系统中，垂直极化天线因其衰减远小于水平极化天线而率先得到广泛应用。但随着用户需求的增大，以及多径效应等原因，单纯的垂直极化天线已经无法满足现代通信的需求，使得同时具有垂直、水平极化模块的MIMO双极化全向天线适用性越来越广泛。目前已发明、发表的全向天线绝大部分为环天线，有电小天线和采用Alford环的电大天线。电小天线因其固有的低增益，窄带宽和低效率缺点，应用范围有限。Alford环天线采用多个共面的水平极化振子组阵实现环电流，以实现水平全向辐射，其优点是带宽、增益、效率较电小天线均有提高，缺点是尺寸比电小天线大，且需要复杂馈电网络。在实际应用中，基于成本、设备高度限制，通过采用提高天线单元性能的方式比组阵提高天线性能的方式更加有效。提高增益可采用的方式为增加振子数量，以及展宽振子的电长度，相应带来的问题是阻抗难以匹配。同时，在L、S、X等频段多采用印制板天线，该类型天线本身的工作带宽不到10％，难以实现宽频下的阻抗带宽匹配。
发明内容
本发明涉及的一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，以印制板主体，正面和背面为错位不重合的对称结构，其中正面的偶极子臂与背面偶极子臂反旋转方向等角度排布，偶极子单元数量由实际使用需求确定，正面和背面的中心圆片为中心焊盘，中心焊盘与偶极子臂之间为等角度渐进的传输线。所述印制板中心有通孔，背面中心焊盘与射频接头外芯连接，内芯通过中心通孔与正面焊盘连接。
正面每条传输线上有阻抗匹配枝节。每对偶极子臂错位对称轴位置开多节梯度槽，槽宽度依次减小。当低频馈电时，正面和背面传输线上电流反向，正面和背面偶极子臂上的电流整体形成环形电流，实现水平极化全向辐射，当高频馈电时，每对偶极子臂的开槽辐射能量，增加了高频的工作模式，实现高频工作带宽的拓展。通过改变正面传输线上的阻抗匹配枝节，可改善工作频带内的阻抗匹配。通过改变偶极子、多节梯度槽与阻抗匹配枝节的尺寸，该天线可改变工作频段。
本发明采取了下列措施：1)多个偶极子等角度排列组成均匀圆阵，实现水平极化全向辐射；2)偶极子臂开槽增加谐振模式，实现高频工作带宽拓展；3)传输线部分附加阻抗匹配枝节，改善带内阻抗匹配。
通过实验，相比现有技术中的水平极化全向天线方案，本发明的天线工作带宽明显提高，同时具有原理简洁、实现成本低、适于批量生产等优点，是宽频带、小型化、低成本水平极化全向天线的可行方案。
附图说明
图1为宽带小型化低剖面水平极化全向天线实例正面结构示意图。其中，1—印制板；2—偶极子臂；3—传输线；4—多节梯度槽；5—阻抗匹配枝节；6—正面焊盘。
图2为宽带小型化低剖面水平极化全向天线实例背面结构示意图。其中，7—背面焊盘；8—印制板1通孔。
图3为宽带小型化低剖面水平极化全向天线实例左视图。
图4为图1正面偶极子臂2的多节梯度槽4处局部示意图。
图5为图1正面传输线3的阻抗匹配枝节5处局部示意图。
图6为本发明的水平极化全向天线实例的VSWR曲线。
图7为本发明的水平极化全向天线实例阻抗频率特性曲线。
图8为本发明的水平极化全向天线实例在2.1GHz频点的增益方向图。
图9为本发明的水平极化全向天线实例在4.2GHz频点的增益方向图。
图10为本发明的水平极化全向天线实例辐射效率随频率变化曲线。
具体实施方式
本发明提出了一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，实现方法主要步骤如下：
(1)采用五对等角度排列偶极子臂2，每对偶极子臂2分别位于印制板的正面与背面，其中，正面偶极子臂2与背面偶极子臂2旋转排列的方向相反，组成圆阵；
(2)通过传输线3连接正面的偶极子臂2与正面焊盘6，通过传输线3连接背面的偶极子臂2与背面中心焊盘7；
(3)采用的SMA外芯接背面中心焊盘7，内芯穿过印制板1的通孔8与印制板1的正面焊盘6连接，馈电后偶极子臂2组成环形电流实现水平全覆盖辐射；
(4)设计偶极子臂2上开多节梯形槽4，高频时由多节梯形槽4辐射能量，各组槽的波束叠加实现水平全覆盖辐射；
(5)设计阻抗匹配枝节6，通过改变该结构的尺寸，可以改善工作频带内的阻抗匹配。
图5至图10为该实例的仿真结果。本发明可实现S波段内的超宽带(2.1-4.2GHz内，VSWR≤2.0，BW＝2.1GHz，不圆度小于3dB；工作频率高于4.2GHz时，不圆度略高于3dB，VSWR均可保持在2.0之内)，且具有较小的直径(≈0.6λ，λ为低频截止波长)和低剖面(≈0.01λ)。

Claims (3)

1.一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，其特征在于：以印制板为主体、由等角度弧形排列的偶极子天线构成的圆阵；开有多节梯形槽的偶极子双臂以及对应相连的等角度渐近馈电传输线分别印在印制板正面和背面，相互之间以反旋转方向等角度排布，等角度渐近馈电传输线与中心焊盘连接；所述印制板中心有通孔，正面等角度渐近传输线上有阻抗匹配枝节；射频接头外芯与背面中心焊盘连接，内芯通过通孔与正面中心焊盘连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，其特征在于：偶极子臂上对称开多节梯度槽或开弧形槽，开槽节数与尺寸可根据需求的工作频带进行调节。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线，其特征在于：印制板正面的传输线上有阻抗匹配枝节，可调整阻抗匹配枝节尺寸以调节阻抗。
CN202010018344.0A 2020-01-08 2020-01-08 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线 Pending CN111224226A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010018344.0A CN111224226A (zh) 2020-01-08 2020-01-08 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010018344.0A CN111224226A (zh) 2020-01-08 2020-01-08 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111224226A true CN111224226A (zh) 2020-06-02

Family

ID=70831014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010018344.0A Pending CN111224226A (zh) 2020-01-08 2020-01-08 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111224226A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6967625B1 (en) * 2002-12-31 2005-11-22 Vivato, Inc. E-plane omni-directional antenna
CN204243180U (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 公安部第一研究所 一种水平全方向辐射的圆极化天线
CN205863408U (zh) * 2016-04-27 2017-01-04 陈志璋 一种宽带双极化全向mimo天线
CN106505308A (zh) * 2016-10-25 2017-03-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种新型水平极化全向介质谐振天线
CN107732437A (zh) * 2017-09-01 2018-02-23 哈尔滨工业大学 宽带低剖面水平极化全向天线
CN207602782U (zh) * 2017-12-18 2018-07-10 深圳市鼎耀科技有限公司 一种水平全向天线
CN208272126U (zh) * 2018-05-25 2018-12-21 广东通宇通讯股份有限公司 全波振子水平极化全向天线
CN109119745A (zh) * 2018-08-22 2019-01-01 钟祥博谦信息科技有限公司 4g lte f/a/d/e频段微基站水平极化天线

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6967625B1 (en) * 2002-12-31 2005-11-22 Vivato, Inc. E-plane omni-directional antenna
CN204243180U (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 公安部第一研究所 一种水平全方向辐射的圆极化天线
CN205863408U (zh) * 2016-04-27 2017-01-04 陈志璋 一种宽带双极化全向mimo天线
CN106505308A (zh) * 2016-10-25 2017-03-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种新型水平极化全向介质谐振天线
CN107732437A (zh) * 2017-09-01 2018-02-23 哈尔滨工业大学 宽带低剖面水平极化全向天线
CN207602782U (zh) * 2017-12-18 2018-07-10 深圳市鼎耀科技有限公司 一种水平全向天线
CN208272126U (zh) * 2018-05-25 2018-12-21 广东通宇通讯股份有限公司 全波振子水平极化全向天线
CN109119745A (zh) * 2018-08-22 2019-01-01 钟祥博谦信息科技有限公司 4g lte f/a/d/e频段微基站水平极化天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
施扬逸,陈文俊,卢阳沂: "一种宽带水平极化全向天线设计", 《2019年全国天线年会论文集（中册）》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106684543B (zh) 一种低剖面、宽带、圆极化交叉偶极子天线
CN105048080B (zh) 一种基于电/磁偶极子的全向性圆极化平面天线
CN108039578B (zh) 一种全向天线
CN112563730B (zh) 适用于5g全频段通信的高隔离度超宽带mimo天线
CN110048211B (zh) 宽频多谐振5g天线系统及基站
KR100601730B1 (ko) 광대역 특성의 다중 미앤더 스트립 모노폴 안테나
EP3416241A1 (en) Monopole antenna
CN107634322A (zh) 双频高增益全向天线
CN108598699B (zh) 垂直极化全波振子阵列天线以及定向辐射天线
CN207116688U (zh) 双频高增益全向天线
CN114336024B (zh) 一种应用于毫米波通信系统的宽带圆极化平面天线阵列
CN111293434A (zh) 5g双频二元mimo天线
Vadlamudi et al. A Novel 3D Miniaturized, Wideband, Dual-Polarized Antenna with High Isolation, Low Cross Polarization for Advanced LTE/5G Base Station Application
CN114552216A (zh) 一种低剖面Vivaldi超宽带紧耦合天线
CN110444876B (zh) 高增益宽带圆极化天线及无线通信设备
CN109802225B (zh) 一种微带滤波天线
Vadlamudi et al. Very Low Profile, Wideband, Dual polarized Massive MIMO Antenna Element with High Isolation for 5G Base Station Applications
CN111224226A (zh) 一种宽带小型化低剖面水平极化全向天线
CN109861003B (zh) 一种超材料宽带高隔离mimo天线
Isa et al. Textile dual band circular ring patch antenna under bending condition
Han et al. Ultra-compact dual-polarized dipole antenna for ultra-massive MIMO systems
CN114583456B (zh) 一种小型化平面方向图可重构天线、物联网设备及路由器
Zhang et al. A low-profile and wideband crossed dipole antenna based on AMC reflector for circularly polarized applications
CN115275589B (zh) 全耦合谐振环天线单元及二维切比雪夫网络馈电阵列天线
CN220731797U (zh) 5g毫米波频段对称t型槽天线阵元及阵列天线

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200602

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication