CN207116687U - 小型化高增益双极化全向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小型化高增益双极化全向天线，其包括V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板，该V极化天线包括M个设在V极化天线基板上的半波振子以及连接半波振子的V极化天线馈线，该H极化组阵天线包括N个H极化阵列单元平行排列组阵，该H极化阵列单元包括介质圆盘，在介质圆盘的圆周上设有X个H极化振子，以及连接该H极化振子的H极化天线馈线，该V极化天线平行设置在该H极化子阵馈电板的外侧，该H极化阵列单元与该H极化子阵馈电板、该V极化天线相交设置，该H极化子阵馈电板对该H极化阵列单元进行馈电，其中M、N、X为大于等于1的自然数。本实用新型为室外WIFI无线接入点提供了一种高增益、全向性、双极化、高隔离度、大功率、短小美观、结构简单、经济耐用的全向天线。

Description

小型化高增益双极化全向天线

【技术领域】

本实用新型涉及一种室外高增益WIFI/WLAN天线设备与技术，特别是涉及一种适合城市室外部署的小型化高增益双极化全向天线及其技术。

【背景技术】

蜂窝移动通信已实现了信号广域、连续覆盖。但是，受限于频谱资源、系统容量、站点选址、工程造价等因素影响，蜂窝网络的使用费用一直居高不下。诸如视图片、动画或视频等网络应用，容量耗费极多，流量费成为手机用户日常生活中一笔很大的开销，这也影响了移动流量的进一步增长。即使到了5G时代，随着容量提升，流量费势必下降，总流量费用反倒更高。相比之下，无线局域网具有高容量、免许可、易部署、低成本的优势，已广泛应用于家庭、校园、图书馆、办公室、酒店、车站、候机楼等室内场所。由于室内空间相对狭小、用户相对集中且数量较少，室内WIFI的容量和覆盖范围不是问题。如果将WIFI部署于室外，如广场、街道、小区、公园、商业区等户外公共场所，则会跟蜂窝移动通信一样面临容量和覆盖的问题。为了覆盖较大区域、服务较更多用户，天线宜采用高增益设计。然而，覆盖范围大、用户数多，会造成容量不够、用户上网速率下降等问题。至于容量扩展，则可采用已广泛使用的MIMO天线技术。另外，考虑到安装、成本、隐蔽性等因素，户外WIFI适合采用全向天线。由以上分析知，小型化高增益全向H/V双极化天线，是适合城市户外公共WIFI系统的理想天线方案。

常规的H/V双极化全向天线，多采用两路极化分开设计、上下叠放方式。这使得天线高度或长度尺寸大，影响视觉效果、隐蔽性差。本实用新型则另辟蹊径，将V(垂直)极化与H(水平)极化纵向嵌套放置，使得天线总高度与单独H或V极化一样，高度足足降低了近一半。另外，将V极化设计成中心串馈式印制振子阵列；将H极化设计成Alford印制环天线，然后将多个环单元等间隔上下叠放，构成一直线阵，再将环单元三个一组用印制馈电板连为一个子阵。最后，用同轴电缆分别将各子阵合并为一个更大的高增益阵列。通过上述措施，天线在2.4GHz WLAN频段(2.3～2.6GHz，BW＝12.25％)、直径0.38·λ_C、高度2.62·λ_C的电尺度上实现了G＝8～9dBi的高增益H/V双极化辐射，良好的阻抗匹配(VSWR<1.35，最小达到1.20)，相对带宽达12.25％；理想的水平全向方向图，不圆度小于3.0dB，最大辐射指向水平方向；竖直面(E面)半功率波束宽度12～15.5°；优异的极化分集MIMO效果，两端口隔离度优于-30dB；简单的馈电网络设计，减小了损耗，提高了效率(≥83％)，降低了成本、改善了可生产性。并且，该设计短小便携、承受功率大、经济耐用，是适合户外无线WIFI天线的优选方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、简单易行等特点，对于高增益的宽带或多频H/V单极化或双极化全向天线优化设计和改进也是适用和有效的。

【发明内容】

本实用新型旨在为室外WIFI无线接入点设计一种高增益(G≥8dBi)、全向性、双极化、高隔离度、大功率、短小美观、结构简单、经济耐用的全向天线。

为实现本实用新型目的，提供以下技术方案：

本实用新型提供一种小型化高增益双极化全向天线，其包括V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板，该V极化天线包括M个设在V极化天线基板上的半波振子以及连接半波振子的V极化天线馈线，该H极化组阵天线包括N个H极化阵列单元平行排列组阵，该H极化阵列单元包括介质圆盘，在介质圆盘的圆周上设有X个H极化振子，以及连接该H极化振子的H极化天线馈线，该V极化天线平行设置在该H极化子阵馈电板的外侧，该H极化阵列单元与该H极化子阵馈电板、该V极化天线相交设置，该H极化子阵馈电板对该H极化阵列单元进行馈电，其中M、N、X为大于等于1的自然数。

优选地，该V极化天线包括五单元半波振子组成的阵列，每个半波振子包括分别印制在V极化天线基板上下两面的U形对称上臂和下臂。

优选地，该H极化组阵天线包括六个等距共轴的H极化阵列单元组成的阵列，六单元阵列分成上下两个三单元子阵，两个上下三单元子阵分别采用H极化子阵馈电板馈电，两个H极化子阵馈电板竖直共面放置，分别与两个上下三单元子阵的三个H极化阵列单元垂直相交。

优选地，该H极化振子为圆弧振子或折线振子或直线振子或曲线振子，数量X的取值范围为3～6。

优选地，该介质圆盘直径取值范围为0.35λ_C～0.75λ_C，其中λ_C为中心波长。

优选地，每个半波振子总长度为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长。

优选地，该V极化天线的半波振子的宽长比为0.15～0.35。

优选地，该V极化天线馈线为平行双导体馈线，顺着阵列方向设置，优选与阵列轴线重合，包括级联的多节不等长宽的变换段，优选的，该平行双导体馈线中心位置为馈电点，两端为短路点。

优选地，该H极化天线馈线采用平行双导线馈电，平行双导线从介质圆盘的圆心沿直径方向延伸至每对H极化振子中心，包括级联的多节不等宽的导体段。

优选地，在H极化天线馈线的第二、第三节导体段的连接处设置有横向短路枝节，该横向短路枝节的末端为金属化过孔，优选的，相邻两横向短路枝节方向相反。

优选地，该H极化阵列单元的横向短路枝节长度约为(0.10～0.15)·λ_C(λ_C为中心波长)，优选的，横向短路枝节的宽长比为0.01～0.05。

优选地，该H极化子阵馈电板包括馈电板介质基板，电板介质基板上设有馈电板平行双导线，该馈电板平行双导线包括级联的多节不等长宽的变换段，优选的，该馈电板平行双导线中心为馈电点，两端为短路点。

优选地，该H极化子阵馈电板与该H极化组阵天线中心轴线距离D_s，并位于无横向短路枝节的一侧，该V极化天线20距离H极化组阵天线的中心轴线为D_P，该V极化天线基板位于H极化组阵天线的中心轴线的同一侧，并且D_P>D_s。优选地，该H极化子阵馈电板与该V极化天线基板均是关于H极化阵列单元的两相邻馈线的中间线对称设置。

优选地，在各H极化阵列单元上设有一节以其中心为起点、单径向延伸的径向平行双导线，径向平行双导线的上导体和下导体分别连接馈电板平行双导线的内侧导线和外侧导线。

优选地，该V极化天线为一体成形的串馈印制振子阵列，H极化天线为Alford环单元所构成的复合阵列。优选的，H极化阵列单元先分组构成H极化子阵，再将多个子阵用电缆连接为更大的阵列。

优选地，该V极化天线及其阵元均在竖直方向，该H极化阵列单元水平设置，并竖直组阵成为H极化组阵天线，该H极化阵列单元与该V极化天线垂直相交，且它们的中心轴线互不重合；该V极化天线馈线和该H极化天线馈线在阵列之间的空间区域沿竖直方向走线至天线一端，设有两个接头。

优选地，该V极化天线基板、H极化天线基板和馈电板介质基板，选用各种常见的介质材料加工制作，三者的基材可相同或不同，它们的介电常数εr＝1～10，损耗角正切tanδ≤0.02；

优选地，在该V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板的外部套设有天线罩。优选的，该天线罩截面形状为圆形、矩形、切角矩形、椭圆或其他几何形状，其顶端封闭，与该V极化天线共轴排列。

优选地，所述小型化高增益双极化全向天线采用馈电同轴电缆带SMA、BNC、TNC、N型等常见连接头。

对比现有技术，本实用新型具有以下优点：

本实用新型相对于现有技术采用H/V极化分开设计、上下叠放的设计思路，提供了一种高增益、全向性、双极化、高隔离度、大功率、短小美观、结构简单、经济耐用的全向天线。

进一步的，本实用新型摈弃了常规H/V双极化全向天线，采用H/V极化分开设计、上下叠放的设计思路，独特地采用以下设计方法：1)将V/H极化阵列纵向嵌套排列，使天线总高度降低了一半；2)将V极化设计成中心串馈的一体式印制振子阵列；3)H极化采用直径约半个波长的四元印制Alford环天线；4)多个Alford环单元上下排列构成直线阵，三个单元为一组并用PCB板馈电，构成一个子阵；5)将各子阵用同轴电缆合并为一个高增益阵列。通过上述措施，天线在2.4GHz WLAN频段(2.4～2.5GHz，BW＝4.082％)、直径0.38·λ_C、高度2.62·λ_C的电尺度上实现了G＝8～8.5dBi的高增益H/V双极化辐射，良好的阻抗匹配(VSWR<1.35，最小达到1.20)，相对带宽达4.082％；理想的水平全向方向图，不圆度小于2.5dBi，最大辐射指向水平方向；竖直面(E面)半功率波束宽度13.5～15.5°；优异的极化分集MIMO效果，两端口隔离度优于-30dB；简单的馈电网络设计，减小了损耗，提高了效率(≥90％)，降低了成本、改善了可生产性。并且，该设计短小便携、承受功率大、经济耐用，是适合户外无线WIFI天线的优选方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、简单易行等特点，对于高增益的宽带或多频H/V单极化或双极化全向天线优化设计和改进也是适用和有效的。

【附图说明】

图1为天线模型所采用的直角坐标系定义的示意图。

图2为小型化高增益双极化全向天线的V极化天线全模型20的正视图。

图3为小型化高增益双极化全向天线的V极化天线的半模型的正视图。

图4为小型化高增益双极化全向天线的V极化天线全模型20的中心馈电点的局部放大图。

图5为小型化高增益双极化全向天线的V极化天线全模型20的两端短路点的局部放大图。

图6为小型化高增益双极化全向天线的H极化单元模型40的正视图。

图7为小型化高增益双极化全向天线的H极化单元模型40的侧视图。

图8为小型化高增益双极化全向天线的H极化馈电板全模型50的正视图。

图9为小型化高增益双极化全向天线的H极化馈电板半模型的正视图。

图10为小型化高增益双极化全向天线完整模型的正视图。

图11为小型化高增益双极化全向天线完整模型的左视图。

图12为小型化高增益双极化全向天线的H极化子阵与其馈电板连接的示意图。

图13为小型化高增益双极化全向天线完整模型的俯视图。

图14为小型化高增益双极化全向天线带天线罩的全模型的正视图。

图15为小型化高增益双极化全向天线带天线罩的全模型的俯视图。

图16为小型化高增益双极化全向天线的同轴电缆馈电网络的示意图。

图17为小型化高增益双极化全向天线的输入阻抗Z_in频率特性曲线。

图18为小型化高增益双极化全向天线的反射系数|S₁₁|曲线。

图19为小型化高增益双极化全向天线的驻波比VSWR。

图20为小型化高增益双极化全向天线在f₁＝2.40GHz的2D方向图。

图21为小型化高增益双极化全向天线在f₂＝2.45GHz的2D方向图。

图22为小型化高增益双极化全向天线在f₃＝2.50GHz的2D方向图。

图23为小型化高增益双极化全向天线的实增益G_R随频率f变化曲线。

图24为小型化高增益双极化全向天线的竖直面半功率波束宽度HPBW随频率f变化曲线。

图25为小型化高增益双极化全向天线的水平面不圆度随频率f变化曲线。

图26为小型化高增益双极化全向天线的效率η_A随频率f变化曲线。

本文附图是用来对本实用新型的进一步阐述和理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的具体实施例一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制或限定。

【具体实施方式】

下面结合附图给出本实用新型的较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

这里，将着重于超宽带和高增益两大特点来论述本实用新型，并给出相应附图对本实用新型进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制或限定本实用新型。

请参阅图1～16，本实用新型通过如下构建方式得到所述小型化高增益双极化全向天线。

步骤一，建立空间直角坐标系，见图1；

步骤二，构造V极化天线20：在坐标系XOZ平面，构造一个顺着Z轴方向放置的五单元半波振子阵列，每个半波振子包含两个U形的对称上下两臂21、22，每个半波振子总长度约为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长；半波振子与V极化天线馈线25一体化印制于双面V极化天线基板10的两面，该介质基板10的长宽厚分别为：L_V、W_V、T_V，介电常数为ε_r1，损耗角正切tanδ₁；各半波振子的上臂21在V极化天线基板10正面、半波振子的下臂22在V极化天线基板10反面，或者刚好相反；V极化天线馈线25为平行双导体馈线，顺着阵列方向并与阵列轴线重合，由多节不等长宽的变换段251～255级联而成，中心位置为馈电点23，两端为短路点24，馈电点为非金属化过孔且上下设焊盘，短路点则为金属化过孔，将上下平行双导体馈线连通，见图2～5；

步骤三，构造H极化阵列单元40：在坐标系XOY平面，有一直径、厚度分别为D_H、T_H的介质圆盘，介电常数为ε_r2，损耗角正切tanδ₂；在介质圆盘30两面靠近边缘的圆周上，分别印制出四个H极化振子的上臂41和下臂42，上臂朝顺时针方向，下臂则朝逆时针方向，或者刚好相反，四对H极化振子等90°间隔、两两对称，构成一个Alford环天线，也就是所述H极化阵列单元40，H极化天线馈线采用平行双导线馈电；平行双导线从介质圆盘的圆心沿直径方向延伸至每对H极化振子中心，由多节不等宽的导体段级联而成，在第二、第三节导体段43、44的连接处设置一横向短路枝节45，其末端为金属化过孔47，相邻两横向短路枝节方向相反；在介质圆盘30中心四导体相交处，设置上下等大的两圆形焊盘46；介质圆盘正面振子臂、馈电线及横向短路枝节构成环天线上臂，反面振子臂、馈电线及横向短路枝节则构成环天线下臂，见图6～7；

步骤四，构造H极化子阵馈电板50：馈电板介质基板500的长宽厚分别为：L_H、W_H、T_H，介电常数为ε_r3，损耗角正切tanδ₃；在馈电板介质基板500的正反两面，印制出一对馈电板平行双导线，该馈电板平行双导线由多节不等长宽的变换段51、52、53、54级联组成；该馈电板平行双导线中心为馈电点56，开有非金属化过孔，用于焊接同轴电缆；两端则为短路点55、57，通过金属过孔将上下导线连接，见图8～9；

步骤五，H极化组阵天线：将步骤三的H极化阵列单元40，沿Z轴方向等距共轴复制为六单元阵列，再将阵列分成上下两个三单元子阵，两个上下三单元子阵分别采用步骤四的H极化子阵馈电板50馈电；两个H极化子阵馈电板50竖直共面放置，分别与两个上下三单元子阵的三个H极化阵列单元垂直相交，并位于距子阵中心轴线D_s、无横向短路枝节的一侧；为方便H极化子阵馈电板50与各H极化阵列单元连接，在各H极化阵列单元上添加一节以其中心为起点、单径向延伸的径向平行双导线48，并在H极化子阵馈电板50上开金属化过孔58，径向平行双导线48的上导体481连接馈电板平行双导线的内侧导线，径向平行双导线48的下导体482则通过金属化过孔58连接馈电板平行双导线的外侧导线，或刚好相反；金属化过孔58一端连接H极化子阵馈电板50的一侧导体，金属化过孔58另一端则连接一个圆形焊盘，圆形焊盘外周为一隔离焊盘，使圆形焊盘与馈电板另一侧导体隔离开来(图未示该结构)，以免焊接时造成H极化子阵馈电板50的两侧导体短路，一般的，该隔离焊盘为圆形焊盘外周的环形隔空结构。见图10～15；

步骤六，V/H极化天线组合排阵：将V极化天线20放置在步骤五的H极化子阵馈电板50的外侧，距离H极化组阵天线的中心轴线为D_P(D_P>D_s)，V极化天线的V极化天线基板10与H极化子阵馈电板50互相平行且都位于H极化组阵天线的中心轴线的同一侧，它们关于H极化阵列单元的两相邻馈线的中间线对称，如图11～13所示；

步骤七，设置同轴馈电网络70：在步骤二的V极化天线20中心馈电点23，用一根50Ω同轴电缆作为总馈电电缆71进行馈电，总馈电电缆71顺着V极化天线基板10的内侧朝下走线至其底端位置；将两根等长的同轴电缆73一端，分别连接步骤五的两H极化三单元子阵的中心馈电点56，另一端则彼此靠拢并通过馈电槽连接变换段电缆72，然后连接总馈电电缆71；所有馈电电缆71～73位于H极化子阵馈电板50的外侧和V极化天线20的内侧之间，与V极化的总馈电电缆71走线大致平行，且也到PCB板的底端位置，见图16；

步骤八，设置天线罩：将一个圆柱管状天线罩60，套于天线外部，并与天线共轴排列，天线罩顶端封闭，见图14、15。

通过上述构建方法，得到本实用新型小型化高增益双极化全向天线，如图所示，本实施例中，小型化高增益双极化全向天线包括V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板，该V极化天线包括五单元设在V极化天线基板上的半波振子以及连接半波振子的V极化天线馈线，该H极化组阵天线包括六单元H极化阵列单元40平行排列组阵，该H极化阵列单元40包括介质圆盘，在介质圆盘30两面靠近边缘的圆周上分别设有四个H极化振子的上臂41和下臂42，以及连接该H极化振子的H极化天线馈线，所述四个H极化振子在本实施例中为四个圆弧振子，等90°间隔、两两对称设置，构成一个Alford环天线。该V极化天线20平行设置在该H极化子阵馈电板50的外侧，该H极化阵列单元40与该H极化子阵馈电板、该V极化天线20相交设置，该H极化子阵馈电板对该H极化阵列单元40进行馈电。

该V极化天线20包括半波振子组成的阵列，每个半波振子包括分别印制在V极化天线基板上下两面的U形对称上臂和下臂。该V极化天线馈线25为平行双导体馈线，顺着阵列方向并与阵列轴线重合，由多节不等长宽的变换段251～255级联而成，中心位置为馈电点23，两端为短路点24，馈电点为非金属化过孔且上下设焊盘，短路点则为金属化过孔，将上下平行双导体馈线连通。

每个半波振子总长度为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长。该V极化天线的半波振子的宽长比为0.15～0.35。该介质圆盘直径取值范围为0.35λ_C～0.75λ_C，其中λ_C为中心波长。

该H极化天线馈线采用平行双导线馈电，平行双导线从介质圆盘的圆心沿直径方向延伸至每对H极化振子中心，由多节不等宽的导体段级联而成，在H极化天线馈线的第二、第三节导体段43、44的连接处设置一横向短路枝节45，其末端为金属化过孔47，相邻两横向短路枝节方向相反。在介质圆盘30中心四导体相交处，设置上下等大的两圆形焊盘46。

该H极化子阵馈电板50包括馈电板介质基板500，电板介质基板500上设有馈电板平行双导线，该馈电板平行双导线由多节不等长宽的变换段51、52、53、54级联组成，该馈电板平行双导线中心为馈电点56，两端为短路点57。

该H极化组阵天线包括六个等距共轴的H极化阵列单元40组成的阵列，六单元阵列分成上下两个三单元子阵，两个上下三单元子阵分别采用H极化子阵馈电板50馈电，两个H极化子阵馈电板50竖直共面放置，分别与两个上下三单元子阵的三个H极化阵列单元垂直相交，该H极化子阵馈电板50与该H极化组阵天线中心轴线距离D_s，并位于无横向短路枝节的一侧，该V极化天线20距离H极化组阵天线的中心轴线为D_P，该V极化天线基板与位于H极化组阵天线的中心轴线的同一侧，并且D_P>D_s。该H极化子阵馈电板与该V极化天线基板均是关于H极化阵列单元的两相邻馈线的中间线对称设置。

在各H极化阵列单元上设有一节以其中心为起点、单径向延伸的径向平行双导线48，并在H极化子阵馈电板50上开金属化过孔58，径向平行双导线48的上导体481和下导体482分别连接馈电板平行双导线的内侧导线和外侧导线，金属化过孔58一端连接H极化子阵馈电板50的一侧导体，金属化过孔58另一端则连接一个圆形焊盘，焊盘外周设有隔离焊盘，使圆形焊盘与H极化子阵馈电板50另一侧导体隔离开来。

在该V极化天线20中心馈电点23用一根同轴电缆作为总馈电电缆71进行馈电，总馈电电缆71顺着V极化天线基板10的内侧朝下走线至其底端位置，两根等长的同轴电缆73一端分别连接H极化阵列单元的馈电点56，另一端通过馈电槽连接变换段电缆72，然后连接总馈电电缆71；所有馈电电缆71～73位于H极化子阵馈电板50的外侧和V极化天线20的内侧之间，与V极化的总馈电电缆71走线大致平行，且也到PCB板的底端位置。

本实用新型通过采用以下的独特设计方法：1)将V/H极化阵列纵向嵌套排列，使天线总高度降低了一半；2)将V极化设计成中心串馈的一体式印制振子阵列；3)H极化采用直径约半个波长的四元印制Alford环天线；4)多个Alford环单元上下排列构成直线阵，三个单元为一组并用PCB板馈电，构成一个子阵；5)将各子阵用同轴电缆合并为一个高增益阵列。通过上述措施，天线在2.4GHz WLAN频段(2.4～2.5GHz，BW＝4.082％)、直径0.38·λ_C、高度2.62·λ_C的电尺度上实现了G＝8～8.5dBi的高增益H/V双极化辐射，良好的阻抗匹配(VSWR<1.35，最小达到1.20)，相对带宽达4.082％；理想的水平全向方向图，不圆度小于2.5dBi，最大辐射指向水平方向；竖直面(E面)半功率波束宽度13.5～15.5°；优异的极化分集MIMO效果，两端口隔离度优于-30dB；简单的馈电网络设计，减小了损耗，提高了效率(≥90％)，降低了成本、改善了可生产性。并且，该设计短小便携、承受功率大、经济耐用，是适合户外无线WIFI天线的优选方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、简单易行等特点，对于高增益的宽带或多频H/V单极化或双极化全向天线优化设计和改进也是适用和有效的。

具体参数可参阅图17～26，如下所述。

图17为小型化高增益双极化全向天线的输入阻抗Z_in频率特性曲线。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是输入阻抗Z_in，单位为Ω；实线表示V极化，虚线表示H极化；光滑线为实部R_in，加点线为虚部X_in。

图18为小型化高增益双极化全向天线的反射系数|S₁₁|曲线。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是S₁₁的幅度|S₁₁|，单位为dB；实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.3-2.60G频段实现了良好的阻抗匹配(|S₁₁|≤-10dB，带宽超过12.25％；最佳匹配|S₁₁|≤-28dB@2.44GHz)。

图19为小型化高增益双极化全向天线的驻波比VSWR。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是VSWR；实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.3-2.60G频段实现了良好的阻抗匹配(VSWR≤2.0，带宽超过12.25％；最佳匹配VSWR≤1.08@2.44GHz)。

图20为小型化高增益双极化全向天线在f₁＝2.40GHz的2D方向图。其中，细线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，粗线表示E-面(Phi＝0°，YOZ平面)；实线为V极化，虚线为H极化；V/H极化增益和E面波宽分别为：G＝9.05/8.36dBi、HPBW＝15.65°/13.27°。

图21为小型化高增益双极化全向天线在f₂＝2.45GHz的2D方向图。其中，细线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，粗线表示E-面(Phi＝0°，YOZ平面)；实线为V极化，虚线为H极化；V/H极化增益和E面波宽分别为：G＝9.12/8.35dBi、HPBW＝14.44°/12.98°。

图22为小型化高增益双极化全向天线在f₃＝2.50GHz的2D方向图。其中，细线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，粗线表示E-面(Phi＝0°，YOZ平面)；实线为V极化，虚线为H极化；V/H极化增益和E面波宽分别为：G＝9.08/8.50dBi、HPBW＝14.56°/12.42°。

图23为小型化高增益双极化全向天线的实增益G_R随频率f变化曲线。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是增益G，单位为dBi；实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.3～2.6GHz频带内，V/H极化实增益都较高，分别为：G_R＝8.58～9.12dBi、G_R＝8.0～9.0dBi。

图24为小型化高增益双极化全向天线的竖直面半功率波束宽度HPBW随频率f变化曲线。其中，实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.3～2.6GHz频带内，V/H极化实增益都较高，竖直面的半功率波束宽度范围：HPBW＝13.42°～15.67°(E面，V极化)、12°～13.78°(H面，H极化)。

图25为小型化高增益双极化全向天线的水平面不圆度随频率f变化曲线。其中，实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.3～2.6GHz频带内，V/H极化的水平面不圆度分别小于3.0dB和0.75dB，方位面辐射均匀性较好。

图26为小型化高增益双极化全向天线的效率η_A随频率f变化曲线。其中，实线为V极化，虚线为H极化。由图知，在整个2.4～2.5GHz频带内，V/H极化天线的效率分别为83％～96％、96％～98％，效率较高。

以上仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制或限定本实用新型。对于本领域的研究或技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所声明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，其包括V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板，

该V极化天线包括M个设在V极化天线基板上的半波振子以及连接半波振子的V极化天线馈线，

该H极化组阵天线包括N个平行排列组阵的H极化阵列单元，该H极化阵列单元包括介质圆盘，在介质圆盘的圆周上设有X个H极化振子，以及连接该H极化振子的H极化天线馈线，

该H极化子阵馈电板对该H极化阵列单元进行馈电，

该V极化天线平行设置在该H极化子阵馈电板的外侧，该H极化阵列单元与该H极化子阵馈电板、该V极化天线相交设置，

其中M、N、X为大于等于1的自然数。

2.如权利要求1所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该V极化天线包括五单元半波振子组成的阵列，每个半波振子包括分别印制在V极化天线基板上下两面的U形对称上臂和下臂。

3.如权利要求2所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该H极化组阵天线包括六个等距共轴的所述H极化阵列单元组成的阵列，六单元阵列分成上下两个三单元子阵，两个上下三单元子阵分别采用H极化子阵馈电板馈电，两个H极化子阵馈电板竖直共面放置，分别与两个上下三单元子阵的H极化阵列单元垂直相交。

4.如权利要求1～3任一项所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该H极化振子为圆弧振子或折线振子或直线振子或曲线振子，数量X的取值范围为3～6。

5.如权利要求1～3任一项所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该介质圆盘直径取值范围为0.35λ_C～0.75λ_C，其中λ_C为中心波长。

6.如权利要求1～3任一项所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，每个半波振子总长度为0.3λ_C～0.5λ_C，其中λ_C为中心波长，该V极化天线的半波振子的宽长比为0.15～0.35。

7.如权利要求1～3任一项所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该V极化天线馈线为平行双导体馈线，顺着阵列方向设置，包括级联的多节不等长宽的变换段，该H极化天线馈线采用平行双导线馈电，平行双导线从介质圆盘的圆心沿直径方向延伸至每对H极化振子中心，包括级联的多节不等宽的导体段，该H极化子阵馈电板包括馈电板介质基板，电板介质基板上设有馈电板平行双导线，该馈电板平行双导线包括级联的多节不等长宽的变换段。

8.如权利要求7所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，在H极化天线馈线的第二、第三节导体段的连接处设置有横向短路枝节，该横向短路枝节的末端为金属化过孔，相邻两横向短路枝节方向相反，该横向短路枝节的宽长比为0.01～0.05。

9.如权利要求7所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，该H极化子阵馈电板与该H极化组阵天线中心轴线距离D_s，并位于无横向短路枝节的一侧，该V极化天线距离H极化组阵天线的中心轴线为D_P，该V极化天线基板位于H极化组阵天线的中心轴线的同一侧，并且D_P>D_s。

10.如权利要求9所述的小型化高增益双极化全向天线，其特征在于，在各H极化阵列单元上设有一节以其中心为起点、单径向延伸的径向平行双导线，径向平行双导线的上导体和下导体分别连接馈电板平行双导线的内侧导线和外侧导线。