CN201673999U - 水平极化宽频全向天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平极化宽频全向天线，其包括设在金属支撑管上的偶数层蝙蝠翼振子，每一层蝙蝠翼振子具有两组相互90度正交的蝙蝠翼振子；还包括宽带3dB电桥，各组蝙蝠翼振子通过同轴线馈电网络分别与宽带3dB电桥相对应连接。宽带3dB电桥包括：上金属接地板、下金属接地板、第一耦合板、第二耦合板和若干个连接件，第一耦合板和第二耦合板为设置于上、下金属接地板之间呈具有一定间距的上下平行层叠结构且开口方向相反的U形金属片；若干个连接件分别与U形金属片的开口端电连接。本实用新型的水平极化宽频全向天线采用这种宽带3dB电桥以后，能同时工作在470MHz-860MHz数字电视全频段频率范围内，水平面场形为圆形，不圆度＜±2dB，全频段电压驻波比小于1.15。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线，具体是一种水平极化宽频全向天线。
背景技术
随着地面数字电视的蓬勃发展，发射天线的发射频段几乎占用了UHF波段470MHz-860MHz的全部频率。现有的UHF波段使用的全向天线有多种，比较常见的UHF波段天线有四偶极板发射天线和蝙蝠翼天线。上述两种天线都可以发射470MHz-860MHz范围内的电视信号。但由于四偶极板天线通常需要多面天线圆周排列，同时配合多层组合才能达到所需要的增益和360度全向覆盖，天线的整体体积相对庞大，占用空间大。使得为了配合天线的全向发射，必须在现有的发射塔周围预留位置，这对越来越拥挤的铁塔资源造成困扰。上述蝙蝠翼全向天线如专利号为200720169917.X的宽频段UHF全向一体化天线，虽然解决了上述偶极板天线占用空间大的问题，但未解决470MHz-860MHz全频段覆盖问题，只能把470MHz-860MHz全频段化分为3段来实现。同时该天线的不圆度指标较差为±3dB。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种470MHz-860MHz水平极化宽频全向天线，其能同时工作在470MHz-860MHz数字电视全频段频率范围内，水平面场形为圆形，不圆度＜±2dB，天线整体体积小，只需要在发射塔顶部预留空间即可满足安装需求，非常适合目前铁塔资源拥挤的实际情况。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：水平极化宽频全向天线，包括设在金属支撑管上的偶数层蝙蝠翼振子，每一层蝙蝠翼振子具有两组相互90度正交的蝙蝠翼振子；还包括宽带3dB电桥，上述各组蝙蝠翼振子通过同轴线馈电网络分别与上述宽带3dB电桥相对应连接；
上述宽带3dB电桥包括：
上金属接地板和下金属接地板，其通过金属支撑柱相互连接并呈上下平行相对；
第一耦合板和第二耦合板，其通过绝缘支撑体连接成具有一定间距的上下平行层叠结构，并且固定在上述上、下金属接地板之间，第一耦合板和第二耦合板均为具有一开口端、一封闭端和两平行侧边的U形金属片，第一耦合板和第二耦合板设置成沿垂直面镜像排列，并且使两平行侧边相对重叠；以及
若干个连接件，分别与第一耦合板和第二耦合板开口端电连接。
所述第一耦合板和第二耦合板之间的间距为3-10mm。
所述U形金属片的厚度为0.2-4mm。
所述U形金属片的两重叠平行侧边的总长度为中心频率的0.5倍自由空间波长。
采用上述方案后，本实用新型中的宽带3dB电桥由于采用了U形金属片，比以往的PCB板材或者电缆实现了更大的功率容量，且通过调整U形金属片的尺寸和与上、下金属接地板的间距，可实现460-860MHz全频段90±3度移相和3±0.5dB耦合度，且驻波比小于1.1。本实用新型的水平极化宽频全向天线采用这种宽带3dB电桥以后，能同时工作在470MHz-860MHz数字电视全频段频率范围内，水平面场形为圆形，不圆度＜±2dB，全频段电压驻波比小于1.15。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型中每层蝙蝠翼振子的结构示意图；
图3为本实用新型的工作原理示意图；
图4为本实用新型中宽带3dB电桥的整体结构示意图；
图5为本实用新型中宽带3dB电桥的分解示意图(省略螺栓和螺母)；
图6为本实用新型中宽带3dB电桥的第一耦合板和第二耦合板的俯视图；
图7为本实用新型的中心频率的水平面方向图；
图8为本实用新型的中心频率的垂直面方向图。
具体实施方式
本实用新型的水平极化宽频全向天线，如图1、2、3所示，包括设在金属支撑管1上的偶数层蝙蝠翼振子2(本实施例中为4层)，还包括宽带3dB电桥3，蝙蝠翼振子2与宽带3dB电桥3之间通过同轴线馈电网络4相连接。
金属支撑管1的上、下两端分别连接上端盖11和下端盖12，上端盖11和下端盖12之间连接有可将金属支撑管1和各层蝙蝠翼振子2包覆于其内的圆形玻璃钢外罩(图中未示出)；下端盖12上设有漏水孔，并安装有射频连接器。
各层蝙蝠翼振子2于金属支撑管1上间隔分布，每一层蝙蝠翼振子2具有两组相互90度正交的蝙蝠翼振子21、22。
如图3所示，同轴线馈电网络4包括同轴线馈电网络41、42，每层蝙蝠翼振子2的蝙蝠翼振子21分别通过同轴线馈电网络41连接到宽带3dB电桥3的直通端，每层蝙蝠翼振子2的蝙蝠翼振子22分别通过同轴线馈电网络42连接到宽带3dB电桥3的耦合端，宽带3dB电桥3的输入端通过大功率50欧姆馈线5与安装于下端盖12的射频连接器连接，宽带3dB电桥3的隔离端连接50欧姆大功率电阻6用于吸收反射功率。
宽带3dB电桥3可安装在金属支撑管1的底部，也可安装在金属支撑管1的其他部位，甚至可安装在金属支撑管1外，本实施例中，宽带3dB电桥3安装在金属支撑管1的底部，以缩短同轴线馈电网络的主馈线。
如图4、5、6所示，宽带3dB电桥3包括上金属接地板31、下金属接地板32、第一耦合板33、第二耦合板34和四个连接件37。
上金属接地板31和下金属接地板32通过金属支撑体35相互连接并呈上下平行相对，金属支撑体35包括金属套筒351、螺栓352和螺母353，上金属接地板31和下金属接地板32对应于螺栓352分别开设有螺栓孔311、 321，金属套筒351夹设于上金属接地板31与下金属接地板32之间并分别与螺栓孔311、321相对应设置，螺栓352穿过螺栓孔321、金属套筒351和螺栓孔311，并通过设于上金属接地板31上表面的螺母353锁固，从而将上金属接地板31和下金属接地板32连接成一体。
第一耦合板33和第二耦合板34通过绝缘支撑体36连接成具有一定间距的上下平行层叠结构，第一、第二耦合板33、34均为具有一开口端331、341、一封闭端332、342和两平行侧边333、343的U形金属片，厚度为0.2-3mm，且第一、第二耦合板33、34设置成沿垂直面开口端相背的错位间隔排列，位于上、下金属接地板31、32之间，并且使得两平行侧333、343相对重叠，两平行侧边333、343的总长度为中心频率的0.5倍自由空间波长。绝缘支撑体36包括塑料套筒361和塑料螺栓362，U形金属片两平行侧边333、343配合塑料套筒361设有圆孔334、344，上、下金属接地板31、32配合塑料螺栓362分别设有螺栓孔314。塑料套筒361分别穿过第一耦合板33和第二耦合板34并夹设于上金属接地板31与下金属接地板32之间，且塑料套筒361分别与螺栓孔314相对应设置，塑料螺栓362穿过螺栓孔314和塑料套筒361，并通过设于上金属接地板31上表面的螺母363锁固，从而将第一耦合板33和第二耦合板34固定于上金属接地板31与下金属接地板32之间。
四个连接件37分别与第一耦合板33和第二耦合板34的开口端331、341进行电连接，连接件37具有安装座，此安装座通过三组由套筒371、螺栓372和螺母373构成的锁固部件锁固在下金属接地板32的下表面。由此四个连接件37构成图3中的宽带3dB电桥3的四个端的端口。
在相同的前提条件下，分别在460MHz、660MHz、8601MHz频率段对一般3dB电桥和本实用新型中的宽带3dB电桥3进行测试对比，得到数据如下表1、表2，在460-860MHz频段内，本实用新型中的宽带3dB电桥3相位满足90±3度移相和3±0.5dB耦合度，并且电压驻波比小于1.1，优于常规的1.2驻波比，是一种具有较好机械和电气性能的大功率宽频3dB电桥。
表1对比例测试结果
表2本实用新型中的宽带3dB电桥3测试结果
本实用新型工作时，各层蝙蝠翼振子2中的蝙蝠翼振子21接收到的信号通过同轴线馈电网络41传递到宽带3dB电桥3的直通端，各层蝙蝠翼振子2中的蝙蝠翼振子22接收到的信号通过同轴线馈电网络42传递到宽带3dB电桥3的耦合端再通过宽带3dB电桥3的90度宽带移相与正交90度的蝙蝠翼振子21相连，最后通过宽带3dB电桥3的宽带阻抗变换和大功率50欧姆馈线5与射频连接器连接，宽带3dB电桥3的隔离端连接50欧姆大功率电阻6用于吸收反射功率。
图7中的天线参数如下：测试频率为600MHz，极化模式为水平，波束状态为水平波束主极化，不圆度为±1.51；图8中的天线参数如下：测试频率为600MHz，极化模式为水平，波束状态为水平波束主极化，波半宽度为14.28°，最大电平为-32.33dB。从图7-8可以看出，本实用新型的水平极化宽频全向天线能同时工作在470MHz-860MHz数字电视全频段频率范围内，水平面场形为圆形，不圆度＜±2dB，全频段电压驻波比小于1.15，各项指标都优于现有的UHF宽带一体化全向天线。
Claims (4)
1.水平极化宽频全向天线，包括设在金属支撑管上的偶数层蝙蝠翼振子，每一层蝙蝠翼振子具有两组相互90度正交的蝙蝠翼振子；其特征在于：还包括宽带3dB电桥，上述各组蝙蝠翼振子通过同轴线馈电网络分别与上述宽带3dB电桥相对应连接；
上述宽带3dB电桥包括：
上金属接地板和下金属接地板，其通过金属支撑柱相互连接并呈上下平行相对；
第一耦合板和第二耦合板，其通过绝缘支撑体连接成具有一定间距的上下平行层叠结构，并且固定在上述上、下金属接地板之间，第一耦合板和第二耦合板均为具有一开口端、一封闭端和两平行侧边的U形金属片，第一耦合板和第二耦合板设置成沿垂直面镜像排列，并且使两平行侧边相对重叠；以及
若干个连接件，分别与第一耦合板和第二耦合板开口端电连接。
2.根据权利要求1所述的水平极化宽频全向天线，其特征在于：所述第一耦合板和第二耦合板之间的间距为3-10mm。
3.根据权利要求1所述的水平极化宽频全向天线，其特征在于：所述U形金属片的厚度为0.2-4mm。
4.根据权利要求1所述的水平极化宽频全向天线，其特征在于：所述U形金属片的相重叠的两平行侧边的总长度为中心频率的0.5倍自由空间波长。
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