CN117335148A - 一种双宽频段天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双宽频段天线。该天线包括：天线模块、电路板、第一同轴线和第二同轴线；所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元和天线匹配器；所述电路板套装于所述天线模块中，所述天线匹配器设置于所述电路板上；所述第一同轴线贯穿于所述第二天线单元并穿过所述第二天线单元的匹配器与所述天线匹配器连接；所述第二同轴线的内导体与所述第一同轴线的外导体连接；所述第一同轴线的外导体与所述第二天线单元的匹配器连接。本发明实施例通过复用第一同轴线的外导体将第二同轴线的内导体的信号传输至第二天线单元，降低第二天线单元和第一同轴线中内导体传输信号间的相互干扰，从而提高天线的有效辐射，增强的信号增益。

Description

一种双宽频段天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种双宽频段天线。
背景技术
随着通讯设备的更新换代，以及软件无线电技术的发展，对于频谱需求越来越宽；多频段通信是未来发展的趋势。
然而，在现有技术中，双宽频天线在信号传输中存在耦合干扰，从而致使天线的有效辐射降低，信号增益较差。
发明内容
本发明提供了一种双宽频段天线，以提高天线的有效辐射，增强的信号增益。
根据本发明的一方面，提供了一种双宽频段天线，该天线包括：天线模块、电路板、第一同轴线和第二同轴线；
所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元和天线匹配器；
所述电路板套装于所述天线模块中，所述天线匹配器设置于所述电路板上；
所述第一同轴线贯穿于所述第二天线单元并穿过所述第二天线单元的匹配器与所述天线匹配器连接；
所述第二同轴线的内导体与所述第一同轴线的外导体连接；所述第一同轴线的外导体与所述第二天线单元的匹配器连接。
可选地，所述第二天线单元还包括：第一辐射体和第二辐射体；
所述第二天线单元的匹配器设置于所述第一辐射体的上端位置；所述第一同轴线的外导体通过所述第二天线单元的匹配器与所述第一辐射体连接；所述第一同轴线的外导体与所述第二辐射体连接。
可选地，所述第二天线单元的匹配器包括：传导铜管和传导介质；
所述传导铜管固定于所述电路板上；所述传导铜管与所述第一辐射体连接；所述传导铜管内填充满所述传导介质。
可选地，所述第一同轴线在所述天线匹配器下端绕制成第一扼流线圈。
可选地，所述第一天线单元包括：第三辐射体和天线帽子；
所述第三辐射体的下端与所述天线匹配器连接；所述天线帽子固定于所述第三辐射体的上端。
可选地，所述天线模块还包括：玻璃钢管、天线扼流线单元、双工器和连接单元；
所述天线扼流线单元和双工器套装于所述玻璃钢管中；所述连接单元与所述天线扼流线单元的下端连接；所述天线扼流线单元的上端与所述双工器的第一端连接；所述双工器的第二端与所述第一同轴线的内导体连接；所述双工器的第三端与所述第二同轴线的内导体连接。
可选地，所述第一同轴线在靠近所述双工器第二端绕制成第二扼流线圈。
可选地，所述第二同轴线在靠近所述双工器第三端绕制成第三扼流线圈。
可选地，所述天线扼流线单元包括：转接扼流件和天线扼流线圈；
所述转接扼流件的第一端与所述连接单元连接；所述转接扼流件的第二端与所述天线扼流线圈连接；所述天线扼流线圈的第二端与所述双工器的第一端连接。
可选地，所述连接单元包括：连接器和转接器；
所述连接器通过所述转接器与所述天线扼流单元连接。
本发明实施例将第二同轴线的内导体与第一同轴线的外导体连接，通过第一同轴线的外导体将第二同轴线内导体传输的信号传送至第二天线单元，从而使两种不同的信号通过同一线缆进行传输，进而降低第二天线单元和第一同轴线中内导体传输信号间的相互干扰。本发明实施例通过复用第一同轴线的外导体将第二同轴线的内导体的信号传输至第二天线单元，降低第二天线单元和第一同轴线中内导体传输信号间的相互干扰，从而提高天线的有效辐射，增强的信号增益。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种双宽频段天线的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种天线的电路板的示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种双宽频段天线的示意图；
图4是本发明实施例提供的渐变线阻抗匹配的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种天线匹配器的原理图；
图6是本发明实施例提供的一种双工器的仿真图；
图7是本发明实施例提供双工器的驻波比的波形图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种双宽频段天线。该天线可以在不增加天线体积的前提下兼顾多个频段，并且不损失频段增益。图1是本发明实施例提供的一种双宽频段天线的示意图。图2是本发明实施例提供的一种天线的电路板的示意图。结合图1和图2，该天线包括：天线模块110、电路板120、第一同轴线130和第二同轴线140。
天线模块110包括第一天线单元111、第二天线单元112和天线匹配器113；电路板120套装于天线模块110中，天线匹配器113设置于电路板120上；第一同轴线130贯穿于第二天线单元112并穿过第二天线单元112的匹配器与天线匹配器113连接；第二同轴线140的内导体与第一同轴线130的外导体连接；第一同轴线130的外导体与第二天线单元112的匹配器连接。
具体地，同轴线是由两根同轴的圆柱导体构成的导行系统，内外导体之间填充空气或高频介质的一种宽频带微波传输线。第一同轴线130和第二同轴线140均固定于电路板120上。第一同轴线130的内导体与天线匹配器113连接。需要说明的是，第一同轴线130的内导体与天线匹配器113并无连接。第二同轴线140的内导体与第一同轴线的外导体连接，并且第一同轴线130的外导体与第二天线单元112的匹配器连接。第二同轴线140的内导体所传输的信号通过第一同轴线的外导体传输至第二天线单元112的匹配器并进行阻抗匹配。第二天线单元112对第一同轴线130的外导体传输的信号进行发送。
第二天线单元112可以单独对某一特定频段的信号进行发送；第二天线单元112也可以与第一天线单元111一同作为一个整体对另一特定频段的信号进行发送。需要说明的是，第二天线单元112发送信号所使用的频段和第一天线单元111与第二天线单元112一通作为整体发送信号所使用的频段不同，在实际应用时可以根据实际需求选定频段，本实施例对此不做限制。
本发明实施例将第二同轴线140的内导体与第一同轴线130的外导体连接，通过第一同轴线130的外导体将第二同轴线140内导体传输的信号传送至第二天线单元112，从而使两种不同的信号通过同一线缆进行传输，进而降低第二天线单元112和第一同轴线130中内导体传输信号间的相互干扰。本发明实施例通过复用第一同轴线130的外导体将第二同轴线140的内导体的信号传输至第二天线单元112，降低第二天线单元112和第一同轴线130中内导体传输信号间的相互干扰，从而提高天线的有效辐射，增强的信号增益。
图3是本发明实施例提供的另一种双宽频段天线的示意图。在上述实施例的基础上，可选地，参照图3，第二天线单元112还包括：第一辐射体1121和第二辐射体1122。
第二天线单元112的匹配器1123设置于第一辐射体1121的上端位置；第一同轴线130的外导体通过第二天线单元112的匹配器1123与第一辐射体1121连接；第一同轴线130的外导体与第二辐射体1122连接。
具体地，第一同轴线130的外导体上传输的信号通过第二天线单元112的匹配器1123传递至第一辐射体1121。图4是本发明实施例提供的渐变线阻抗匹配的示意图。参照图4，第二天线单元112利用渐变线阻抗匹配技术进行阻抗匹配，通过第一同轴线130的外导体对第一辐射体1121和第二辐射体1122进行匹配。
在上述各实施例的基础上，可选地，第二天线单元112的匹配器1123包括：传导铜管和传导介质。
传导铜管固定于电路板120上；传导铜管与第一辐射体1121连接；传导铜管内填充满传导介质。
具体地，第一同轴线130的外导体通过传导铜管内的传导介质与第一辐射体1121连接，并借此将第一同轴线130的外导体上所传输的信号传输至第一辐射体1121中。示例性地，传导介质可以是聚氯乙烯，在实际应用中可以根据实际需求对传导介质的具体材料进行选择，本实施例对此不做限制。
在上述各实施例的基础上，可选地，第一同轴线130在天线匹配器113下端绕制成第一扼流线圈。
在上述各实施例的基础上，可选地，继续参照图3，第一天线单元111包括：第三辐射体1111和天线帽子1112。
第三辐射体1111的下端与天线匹配器113连接；天线帽子1112固定于第三辐射体111的上端。
具体地，第一同轴线130的内导体通过天线匹配器113与第三辐射体111连接并进行阻抗匹配。图5是本发明实施例提供的一种天线匹配器的原理图。参照图5，示例性地，天线匹配器包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。第一电感L1的第一端与第一电容C1的第一端连接；第一电容C1的第二端接地；第一电感L1的第二端与第二电感L1的第一端连接；第二电容C2的第一端与第一电感L1的第一端连接；第二电容C2的第二端与第一电容C1的第二端连接；第二电感L2的第二端与第三电感L3的第一端连接；第三电容C3的第一端与第三电感L3的第一端连接；第三电容C3的第二端与第二电容C2的第二端连接；第三电感L3的第二端与第三辐射体111连接；第四电容C4的第一端与第三电感L3的第二端连接；第四电容C4的第二端与第三电容C3的第二端连接。
在上述各实施例的基础上，可选地，结合图2和图3，天线模块110还包括：玻璃钢管114、天线扼流线单元115、双工器116和连接单元117；
天线扼流线单元115和双工器116套装于玻璃钢管114中；连接单元117与天线扼流线单元115的下端连接；天线扼流线单元115的上端与双工器116的第一端连接；双工器116的第二端与第一同轴线130的内导体连接；双工器116的第三端与第二同轴线140的内导体连接。
具体地，第二天线单元112也套装于玻璃钢管114中。天线扼流单元115用于防止电磁波在天线表面形成表面波，以消除电磁杂波，提高宽频工作效果。双工器是具备两种工作状态的器件，其可以使一副天线实现收发两种功能而又使得其两者相互不影响而设计的微波器件。
图6是本发明实施例提供的一种双工器的仿真图。参照图6，示例性地，双工器116包括第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第一负载端Term1、第二负载端Term2和第三负载端Term3。
第一负载端Term1的第一端与所述第四电感L4的第一端连接；第一负载端Term1的第二端接地；第四电感L4的第二端与第五电感L5的第一端连接；第五电感L5的第二端与第六电感L6的第一端连接；第六电感L6的第二端与第七电感L7的第一端连接；第七电感L7的第二端与第二负载端Term2的第一端连接；第二负载端Term2的第二端接地；第五电容C5的第一端与第四电感L4的第一端连接；第五电容C5的第二端接地；第六电容C6的第一端与第四电感L4的第二端连接；第六电容C6的第二端与第五电容C5的第二端连接；第七电容C7的第一端与第六电感L6的第一端连接；第七电容C7的第二端与第五电容C5的第二端连接；第八电容C8的第一端与第一负载端Term1的第一端连接；第八电容C8的第二端与第九电容C9的第一端连接；第九电容C9的第二端与第十电容C10的第一端连接；第十电容C10的第二端与第十一电容C11的第一端连接；第十一电容C11的第二端与第三负载端Term3的第一端连接；第三负载端Term3的第二端接地；第八电感L8的第一端与第九电容C9的第一端连接；第八电感L8的第二端接地；第九电感L9的第一端与第九电容C9的第二端连接；第九电感L9的第二端与第九八电感的第二端连接；第十电感L10的第一端与第十电容C10的第二端连接；第十电感L10的第二端与第九电感L9的第二端连接。
第一负载端Term1表征了信号源的阻抗；第二负载端Term2表征了第一同轴线130的内导体、第一天线单元111和第二天线单元112的阻抗；第三负载端Term3表征了第二同轴线140的内导体、第一同轴线130的外导体和第二天线单元112的阻抗。图7是本发明实施例提供双工器的驻波比的波形图。参照图7，双工器116的通带损耗较低。
在上述各实施例的基础上，可选地，第一同轴线130在靠近双工器116第二端绕制成第二扼流线圈。
在上述各实施例的基础上，可选地，第二同轴线140在靠近双工器116第三端绕制成第三扼流线圈。
在上述各实施例的基础上，可选地，继续参照图3，天线扼流线单元115包括：转接扼流件1151和天线扼流线圈1152。
转接扼流件1151的第一端与连接单元117连接；转接扼流件1151的第二端与天线扼流线圈1152连接；天线扼流线圈1152的第二端与双工器116的第一端连接。
在上述各实施例的基础上，可选地，继续参照图3，连接单元117包括：连接器1171和转接器1172。连接器1171通过转接器1172与天线扼流单元115连接。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双宽频段天线，其特征在于，包括：天线模块、电路板、第一同轴线和第二同轴线；
所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元和天线匹配器；
所述电路板套装于所述天线模块中，所述天线匹配器设置于所述电路板上；
所述第一同轴线贯穿于所述第二天线单元并穿过所述第二天线单元的匹配器与所述天线匹配器连接；
所述第二同轴线的内导体与所述第一同轴线的外导体连接；所述第一同轴线的外导体与所述第二天线单元的匹配器连接。
2.根据权利要求1所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第二天线单元还包括：第一辐射体和第二辐射体；
所述第二天线单元的匹配器设置于所述第一辐射体的上端位置；所述第一同轴线的外导体通过所述第二天线单元的匹配器与所述第一辐射体连接；所述第一同轴线的外导体与所述第二辐射体连接。
3.根据权利要求2所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第二天线单元的匹配器包括：传导铜管和传导介质；
所述传导铜管固定于所述电路板上；所述传导铜管与所述第一辐射体连接；所述传导铜管内填充满所述传导介质。
4.根据权利要求1所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第一同轴线在所述天线匹配器下端绕制成第一扼流线圈。
5.根据权利要求1所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第一天线单元包括：第三辐射体和天线帽子；
所述第三辐射体的下端与所述天线匹配器连接；所述天线帽子固定于所述第三辐射体的上端。
6.根据权利要求1所述的双宽频段天线，其特征在于，所述天线模块还包括：玻璃钢管、天线扼流线单元、双工器和连接单元；
所述天线扼流线单元和双工器套装于所述玻璃钢管中；所述连接单元与所述天线扼流线单元的下端连接；所述天线扼流线单元的上端与所述双工器的第一端连接；所述双工器的第二端与所述第一同轴线的内导体连接；所述双工器的第三端与所述第二同轴线的内导体连接。
7.根据权利要求6所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第一同轴线在靠近所述双工器第二端绕制成第二扼流线圈。
8.根据权利要求6所述的双宽频段天线，其特征在于，所述第二同轴线在靠近所述双工器第三端绕制成第三扼流线圈。
9.根据权利要求6所述的双宽频段天线，其特征在于，所述天线扼流线单元包括：转接扼流件和天线扼流线圈；
所述转接扼流件的第一端与所述连接单元连接；所述转接扼流件的第二端与所述天线扼流线圈连接；所述天线扼流线圈的第二端与所述双工器的第一端连接。
10.根据权利要求6所述的双宽频段天线，其特征在于，所述连接单元包括：连接器和转接器；
所述连接器通过所述转接器与所述天线扼流单元连接。
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