CN201910484U - 一种高增益全向圆极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高增益全向圆极化天线，其特征在于单元天线包括：主辐射套筒偶极子单元和寄生辐射倾斜微带条单元；所述主辐射套筒偶极子单元由上振子臂和下振子臂通过固定螺栓连接而成，所述寄生辐射倾斜微带条单元设置在主辐射套筒偶极子单元的外围圆周上，所述寄生辐射倾斜微带条单元由2*N个寄生倾斜微带条组成，其中N为大于等于1的整数。这种天线属于棒状结构，具有制作简单、结构牢固的特点，兼有全向辐射、高增益、圆极化的优点，适于军、民用通信等很宽的领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高增益全向圆极化天线。
背景技术
天线作为无线通信发射和接收设备中的一个前端部件，在整个无线通信系统中占有非常重要的地位。一个结构合理，性能优良的天线可以很大程度上降低对整个通信系统的要求，从而达到既能节约成本，又能提高整个系统性能的目的。
在当今的无线通信中，全向天线发挥着重要的作用，水平全向天线指的是能够在水平面内均匀辐射的天线，它广泛地应用于点对多点通信、广播、数字电视、移动通信等各个领域。随着天线技术地不断发展，人们对天线性能的要求也越来越高。在现代无线通信系统中，以往单纯的线极化天线已经很难满足人们的需求，而圆极化天线的应用却越来越广泛。圆极化天线的优越性主要体现在：圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线收到；圆极化天线具有旋向正交性；圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时会产生旋向逆转。
正是由于圆极化天线具有以上特点，再加上高增益全向辐射特性，高增益全向圆极化天线被广泛应用在移动通信、广播、电视等各个方面：在移动通信系统中采用全向圆极化天线，不仅能够抑制雨雾干扰和抗多径反射，而且对高速运动甚至剧烈摆动或滚动的物体可以在任何运动状态下都能够接收到无线电信号；在广播电视系统中采用全向圆极化天线，能够有效扩大信号覆盖范围，并能在一定程度上克服重影重音等等。然而高增益和全向性对天线来说是一个矛盾的要求，所以研究高增益的全向圆极化天线，有着重要的现实意义。
发明内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种高增益全向圆极化天线。本实用新型采用的技术手段如下：
一种高增益全向圆极化天线，其特征在于单元天线包括：主辐射套筒偶极子单元和寄生辐射倾斜微带条单元；所述主辐射套筒偶极子单元由上振子臂和下振子臂通过固定螺栓连接而成，所述寄生辐射倾斜微带条单元设置在主辐射套筒偶极子单元的外围圆周上，所述寄生辐射倾斜微带条单元由2*N个寄生倾斜微带条组成，其中N为大于等于1的整数。
所述组成主辐射套筒偶极子单元的上振子臂和下振子臂为两个长度趋近四分之一λ0的套筒，其中λ0为中心频率对应的波长，所述上振子臂和下振子臂通过固定螺栓连接后组成半波长主辐射套筒偶极子单元天线。
所述寄生倾斜微带条距主辐射套筒偶极子单元轴线0.202λ0位置处，且轴线成45°角放置；另外，所述寄生倾斜微带条的长度为0.425λ0，其中λ0为中心频率对应的波长。
所述单元天线通过中空的铜管固定连接成天线阵，所述天线阵由2n个单元天线组成，其中n为大于等于1的整数。
天线的馈电由主馈线电缆沿各主辐射套筒偶极子单元的轴线贯穿整个天线；主馈线电缆通过剥离了馈线电缆外导体而露出来的内导体向外传递能量；再通过连接单元天线的中空铜管使能量耦合到铜管两端单元天线的中心处，利用天线阵进行水平面全向辐射；所述剥离馈线电缆外导体的位置位于天线阵中的两个单元天线的中间。
天线阵中的两个单元天线的间距为0.8λ0。
所述固定螺栓为聚四氟乙烯塑料固定螺栓。
本实用新型同现有技术相比其优点是显而易见的，具体如下：
1、该天线结构采用串联馈电的套筒偶极子级联的形式，通过多个振子级联组阵以提高增益，克服了天线全向性辐射增益较低的缺点。本实用新型仅给出了两个套筒偶极子组阵实例，也可以按照本实用新型的拓扑结构类似的串联更多的偶极子进一步提高增益；同时，各偶极子之间的距离可以通过中空的铜管进行调节，在保证增益的前提下，获得较好的波瓣宽度。
2、该天线结构采用加载微带条寄生单元的办法获得圆极化辐射，改变寄生单元的尺寸可以获得较好的圆极化纯度。同时，通过加载更多的寄生单元也可以改善天线的水平全向圆极化辐射的不圆度。
3、该天线是一款全向棒状圆极化天线，方向图比较理想，圆极化纯度高，能覆盖整个空间，大大提高了通信质量，改善了通信环境。
4、本实用新型提出的天线设计灵活、装配简单、结构牢固，可根据不同的频率应用需求，优化相应的天线尺寸，利于实际生产和推广。
附图说明
图1为本实用新型所述天线的结构示意图；
图2为本实用新型所述天线的单元天线结构示意图；
图3为本实用新型所述天线的套筒偶极子级联结构示意图。
图中：1、主馈线电缆，2、上振子臂，3、下振子臂，4、寄生倾斜微带条，5、铜管，6、固定螺栓，7、主馈线电缆外导体，8、主馈线电缆内导体
具体实施方式
该天线采用具有全向特性的垂直套筒偶极子作为激励单元，利用串联组阵技术实现高增益辐射；在垂直套筒偶极子天线外，加上圆柱体形寄生单元，寄生单元与套筒偶极子天线同轴，距离大概为四分之一个波长，成45°放置，由垂直套筒偶极子辐射出来的线极化波被寄生单元分为两个正交电场，在远场合成圆极化波。具体结构如图1、图2和图3所示，该高增益全向圆极化天线中的单元天线包括：主辐射套筒偶极子单元和寄生辐射倾斜微带条单元；所述主辐射套筒偶极子单元由上振子臂2和下振子臂3通过固定螺栓6连接而成，所述寄生辐射倾斜微带条单元设置在主辐射套筒偶极子单元的外围圆周上，所述寄生辐射倾斜微带条单元由2*N个寄生倾斜微带条4组成(如图2所示)，其中N为大于等于1的整数(为获得较好的方向性不圆度，寄生辐射倾斜微带条单元可采用多对寄生倾斜微带条组成。)寄生的倾斜微带条对数越多，在水平辐射方向的圆极化不圆度越好。合理地设计寄生振子的位置、尺寸、倾角及宽度，以保证天线圆极化的效果最好。所述组成主辐射套筒偶极子单元的上振子臂2和下振子臂3为两个长度趋近四分之一λ0的套筒，其中λ0为中心频率对应的波长，所述上振子臂2和下振子臂3通过固定螺栓6连接后组成半波长主辐射套筒偶极子单元天线；所述寄生倾斜微带条4距主辐射套筒偶极子单元轴线近λ0/4位置处，均匀分布着成对的寄生倾斜微带条4，与轴线成45°角放置，所述寄生倾斜微带条4的长度近似为λ0/2。(研究表明，当寄生倾斜微带条4距主辐射套筒偶极子单元轴线0.202λ0位置处，寄生倾斜微带条4的长度为0.425λ0时，天线的圆极化性能最好。)。
单元天线之间通过中空的铜管5固定连接成天线阵，通过串联馈电的方式进行组阵，用来提高天线的增益；同时，在套筒偶极子的四周加载倾斜微带条寄生振子，使其周围产生正交、等幅、相位相差90°的两个线极化波，从而在远场合成圆极化波，制作时可将铜管5分别与相邻的主辐射套筒偶极子单元的下振子臂3和上振子臂2焊接构成哑铃型结构(如图3所示)，然后在该结构之上利用固定螺栓6连接各自另外的一个臂，完成二元阵的构造，此外，为了获得更高的增益，可以在二元阵的基础上，采用相类似的拓扑结构，继续利用中空的铜管级联更多的套筒偶极子构成四元阵或八元阵，或天线阵由2n个单元天线组成(n为大于等于1的整数)的天线阵。天线的馈电由主馈线电缆1沿各主辐射套筒偶极子单元的轴线贯穿整个天线；主馈线电缆1通过剥离了馈线电缆外导体7而露出来的内导体8向外传递能量；再通过连接单元天线的中空铜管5使能量耦合到铜管5两端单元天线的中心处，利用天线阵进行水平面全向辐射；所述剥离馈线电缆外导体7的位置位于天线阵中的两个单元天线的中间；天线阵中的两个单元天线的间距为0.8λ0(间距根据需要可调节)；所述固定螺栓6为聚四氟乙烯塑料固定螺栓。这种天线属于棒状结构，具有制作简单、结构牢固的特点，兼有全向辐射、高增益、圆极化的优点，适于军、民用通信等很宽的领域，并且可以根据不同的应用要求进行参数优化设计。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高增益全向圆极化天线，其特征在于单元天线包括：主辐射套筒偶极子单元和寄生辐射倾斜微带条单元；所述主辐射套筒偶极子单元由上振子臂(2)和下振子臂(3)通过固定螺栓(6)连接而成，所述寄生辐射倾斜微带条单元设置在主辐射套筒偶极子单元的外围圆周上，所述寄生辐射倾斜微带条单元由2*N个寄生倾斜微带条(4)组成，其中N为大于等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于所述组成主辐射套筒偶极子单元的上振子臂(2)和下振子臂(3)为两个长度趋近四分之一λ0的套筒，其中λ0为中心频率对应的波长，所述上振子臂(2)和下振子臂(3)通过固定螺栓(6)连接后组成半波长主辐射套筒偶极子单元天线。
3.根据权利要求1所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于所述寄生倾斜微带条(4)距主辐射套筒偶极子单元轴线0.202λ0位置处，且轴线成45°角放置；另外，所述寄生倾斜微带条(4)的长度为0.425λ0，其中λ0为中心频率对应的波长。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于所述单元天线通过中空的铜管(5)固定连接成天线阵，所述天线阵由2n个单元天线组成，其中n为大于等于1的整数。
5.根据权利要求4所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于天线的馈电由主馈线电缆(1)沿各主辐射套筒偶极子单元的轴线贯穿整个天线；主馈线电缆(1)通过剥离了馈线电缆外导体(7)而露出来的内导体(8)向外传递能量；所述剥离馈线电缆外导体(7)的位置位于天线阵中的两个单元天线的中间。
6.根据权利要求4所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于天线阵中的两个单元天线的间距为0.8λ0。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种高增益全向圆极化天线，其特征在于所述固定螺栓(6)为聚四氟乙烯塑料固定螺栓。
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| CN102104189A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-22 | 大连海事大学 | 高增益全向圆极化天线 |
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