CN207199831U

CN207199831U - 波束上仰高增益全向天线

Info

Publication number: CN207199831U
Application number: CN201721172225.0U
Authority: CN
Inventors: 李道铁; 吴中林; 刘木林
Original assignee: Tongyu Communication Inc
Current assignee: Tongyu Communication Inc
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2027-09-13

Abstract

本实用新型波束上仰高增益全向天线包括共轴排列的第一子阵和第二子阵，阵元均为U形对称振子，该介质基板上设有馈电导线，连接所述第一子阵和第二子阵的各振子，该第一子阵和第二子阵通过馈电导线连接馈电电缆，分别连接第一子阵和第二子阵的两段所述馈电电缆的特性阻抗分别为Z₀₁和Z₀₂，该第一子阵和第二子阵的输入阻抗Z_in1、Z_in2分别等于其馈电电缆的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2，其中所述第一子阵为M元子阵，所述第二子阵为N元子阵，其中M和N为大于等于1的自然数，M和N不相等。本实用新型波束上仰高增益全向天线超宽带、高增益、水平全向、波束上仰、大功率、高效率、轻小便携、结构简单、经济耐用。

Description

波束上仰高增益全向天线

【技术领域】

本实用新型涉及一种全向天线设备与技术，特别是涉及一种适合无人机地面控制站的小型化波束上仰高增益全向天线及其技术。

【背景技术】

随着航空工业和信息技术的发展，人类进入了无人机时代。无人机适合执行各类任务，且具有高性价比的优势，在军民领域都具有广阔的应用前景。军用方面，无人机用于地图测绘、情报侦察、战场监视、对敌攻击、中继通信等；民用方面，无人机用于航空拍摄、物流快递和科学探险等。目前，中国在无人机领域均处于世界领先水平。通常，无人机依靠地面站无线电遥控方式执行各类任务。这种无线链路由地面站和无人机天线之间建立。地面站一般采用高增益抛物面天线，无人机则使用低增益全向天线。前者频率高、方向性强、波束窄、控制距离远，但是传播路径上不能有障碍物遮挡，而且受地球曲率影响，只能视距传播。因此，无人机飞行高度需要尽可能高，而且必须在主瓣波束内，且无法同时控制多架位于不同方位的无人机。另外，抛物面天线需要方位/俯仰面均可自由转动的机构，体积大、成本较高。相比之下，若控制站采用低频高增益全向天线，则可很好地解决上述问题。然而，高增益全向天线通常采用半波振子共轴组阵来实现，其最大辐射方向指向水平方向。这使得而无人机在接近地平线的低仰角区域控制效果好，而高仰角的空间区域控制效果很差，导致其活动空域极大地受限。因此，全向天线的主瓣需要上仰一定的角度，且上旁瓣间的零点进行填充，才能满足无人机广阔空域飞行控制的需要。通常，波束赋形采用阵列加权方式实现，但需要设计复杂的馈电网络，造成天线增益下降、尺寸增大、便携性变差、成本增加等。增益下降，会导致控制距离变近、无人机滞空时间变短等问题；尺寸增大，导致机动部署不便、风载过高。另一种方案是，采用串馈振子阵列，该方案的优点是馈电简单、结构紧凑、成本低，缺点是增益偏低、带宽窄、波束下倾而不上仰。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种高增益、水平全向、波束上仰、大功率、轻小便携、结构简单的垂直极化的全向天线。

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波束上仰高增益全向天线，其包括共轴排列在介质基板上的第一子阵和第二子阵，其阵元均为U形对称振子，该介质基板上还设有馈电导线，连接所述第一子阵和第二子阵的各振子，该第一子阵和第二子阵通过馈电导线连接馈电电缆，分别连接第一子阵和第二子阵的两段所述馈电电缆的特性阻抗分别为Z₀₁和Z₀₂，该第一子阵和第二子阵的输入阻抗Z_in1、Z_in2分别等于其馈电电缆的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2，其中所述第一子阵为M元子阵，所述第二子阵为N元子阵，其中M和N为大于等于1的自然数，M和N不相等。

上述第一子阵和第二子阵，两个子阵的阵元数不相等，并且第一子阵和第二子阵的上下排布不作限制，可以分别为1和2、2和3、3和4、2和5、5和3、4和2等等数字组合，前述组合例子只是本实用新型实施方式的部分实施例，并不作为本实用新型权利范围限制，所述第一子阵和第二子阵的阵元数可以为任意个数，只要第一子阵和第二子阵的阵元数不相等即可。

上述第一子阵和第二子阵的振子的上下臂分别位于介质基板的正反面，位于正面的U形臂朝向基板一端，位于反面的U形臂则朝向基板另一端，或者刚好相反。

上述第一子阵和第二子阵可分别印制在不同介质基板上，也可以共用同一块介质基板，共用共同一块介质基板时，结构强度更佳。

优选的，所述特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆，其长度分别为L₀₁和L₀₂，并且满足以下数学式关系：

L₀₁＝(2·π·λ₁)×(5·γ)×sin(π·θ/180)+(λ₁/λ₂)·L₀₂

关系式中，λ₁、λ₁分别为特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆中的导波波长，γ为阵元间距的电长度系数，即阵元间距为γ·λ₀，λ₀为真空中波长，θ为波束上仰角度，即波束主瓣与水平方向的夹角。

优选的，在所述两段馈电电缆的末端分别连接一段特性阻抗为Z₀₃、Z₀₄的四分之一波长电缆变换段，两段电缆变换段连接总电缆。

优选的，两段电缆变换段通过一个三孔馈电槽连接起来，该三孔馈电槽的第三孔则连接总电缆，总电缆另一端连接射频接头。优选的，两电缆变换段朝阵列中间位置延伸，在彼此靠近处用一分二的三孔馈电槽连接。优选的，所述总电缆特性阻抗Z₀＝50Ω。

优选的，该第一子阵和第二子阵各自的振子双臂的长度分别为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长。该长度范围为较佳实施例，但并不仅局限于该具体数值，在此数值范围接近约数或同等变换取值范围均在本实用新型保护范围内。

优选的，所述馈电电缆、电缆变换段、总电缆，均顺着天线中心轴线方向走线，并且，各电缆与馈电导线一侧焊接。优选的，所述馈电电缆、电缆变换段、总电缆为同轴电缆。

优选的，该馈电导线为平行双导体馈线，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级联而成；中心位置为馈电点，两端为短路点，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，将上下馈线连通。

优选的，其进一步包括一个天线罩底端开口，顶端封闭，且与天线共轴设置。

优选的，该波束上仰高增益全向天线包括一个天线罩，将天线各部件完全包裹起来，优选的，该天线罩壁厚为T_R、长度为L_R，优选的，天线罩底端开口，顶端封闭，且与天线共轴设置。优选的，天线罩采用玻璃钢、PTFE、PVC、PC、PE、ABS等常见介质材料加工。

优选的，所述第一子阵为三元子阵，包括三个对称振子，所述第二子阵为五元子阵，包括五个对称振子，或所述第一子阵为五元子阵，所述第二子阵为三元子阵，各自馈电网络依照上述方式设置。

优选的，该介质基板的长宽厚分别为：L_V、W_V、T_V，介电常数为ε_r1，损耗角正切tanδ₁。优选的，天线介质基板是以PTFE、碳氢化合物、氧化铝物质为原料加工而成双面覆铜板，如Rogers、Taconic、Arlon、Neltec、旺灵系列板材。

优选的，实际馈电电缆带SMA、BNC、TNC、N头、7/16或4.3/10DIN等常见连接头。

在一些可替换实施方式中，连接所述第一子阵和第二子阵馈电导线的馈电电缆也可以由功分器代替，根据所述第一子阵和第二子阵的阵元分布来选择相应功分器。同样能实现上述以馈电电缆连接馈电导线的技术效果。所述功分器设置在另一介质基板上。与功分器连接的技术方案相比，采用馈电电缆连接第一子阵和第二子阵馈电导线的技术方案，其结构强度更佳。

对比现有技术，本实用新型具有以下优点：

本实用新型综合各种现有技术，提出了一种全向天线实现波束赋形的新方法，即将阵列分成两个单独的PCB子阵，再用电缆或功分板将子阵组成复合阵。通过调节两子阵的阻抗，并为之选配特性阻抗等于各自阻抗的馈电电缆，使得阵列输入阻抗为50Ω。由于馈电电缆阻抗等于子阵的阻抗，调节电缆长短便可来改变阵列波束的上仰角度，却不影响其阻抗特性。通过以上措施，天线在L波段是我1.354～1.554GHz频带(BW＝200MHz，3.85％)、近5.16·λ_C电长度上，实现了50Ω良好匹配(VSWR<1.50，最小1.05)；达到9.17～9.58dBi，波束上仰约5°，竖直面(E面)波宽9.0～9.5°，水平面(H面)不圆度小于0.58dB，上旁瓣第一零点电平大于-15.2dB；大大简化了馈电网络设计，增加了带宽，降低了损耗，提高了效率(≥85％)。另外，该设计短小便携、承受功率大、结构强度高、经济耐用，是适合无人机地面控制站的优选天线设计。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，对于更高增益、更宽带宽、波束赋形的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为本实用新型波束上仰高增益全向天线的三单元子阵的正视图。

图3为本实用新型波束上仰高增益全向天线的三单元子阵的中心局部放大图。

图4为本实用新型波束上仰高增益全向天线的三单元子阵的两端局部放大图。

图5为本实用新型波束上仰高增益全向天线的五单元子阵的正视图。

图6为本实用新型波束上仰高增益全向天线的五单元子阵的中心局部放大图。

图7为本实用新型波束上仰高增益全向天线的五单元子阵的两端局部放大图。

图8为本实用新型波束上仰高增益全向天线的五单元子阵的一半部分放大图。

图9为本实用新型波束上仰高增益全向天线的下子阵共轴排列的正视图。

图10为波束上仰高增益全向天线的完整模型正视图。

图11为本实用新型波束上仰高增益全向天线的同轴馈电网络示意图。

图12为本实用新型波束上仰高增益全向天线的S参数曲线。

图13为本实用新型波束上仰高增益全向天线的驻波比VSWR。

图14为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_L＝1.354GHz的2D方向图。

图15为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_C＝1.454GHz的2D方向图。

图16为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_H＝1.554GHz的2D方向图。

图17为本实用新型波束上仰高增益全向天线的实增益G_R随频率f变化曲线。

图18为本实用新型波束上仰高增益全向天线的E面半功率波束宽度HPBW随频率f变化曲线。

图19为本实用新型波束上仰高增益全向天线的E面波束上仰角随频率f变化曲线。

图20为本实用新型波束上仰高增益全向天线的H面不圆度随频率f变化曲线。

图21为波束上仰高增益全向天线的效率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。

在实施例中，将着重于高增益、全向性和波束上仰三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。

本实用新型旨在为无人机地面控制站设计一种高增益(G≥8dBi)、水平全向、波束上仰、上零点填充、大功率、轻小便携、结构简单、经济耐用的垂直极化天线，并为更高增益、更宽带宽、波束赋形的优化设计提供有效的参考方法。

在如下实施例中，本实用新型通过如下步骤构建该实施例的波束上仰高增益全向天线：

步骤一，建立空间直角坐标系，见图1；

步骤二，构造三元子阵10。在坐标系XOZ平面，构造一个顺着Z轴方向放置的三单元半波振子阵列，每个振子包含两个U形的对称双臂101、102，每个振子总长度约为(0.3～0.5)·λ_C(λ_C为中心波长)；振子与馈线一体化印制于双面介质基板100的两面，介质基板100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；各振子上臂在PCB板正面、下臂在反面，或者刚好相反；馈线为平行双导体馈线，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103、104、105、106级联而成；中心位置为馈电点107，两端为短路点108，馈电点107为非金属化过孔且上下设焊盘，短路点108则为金属化过孔，将上下馈线连通，见图2～4；

步骤三，构造五元子阵20。在XOZ平面、三元子阵10的介质基板100上端，按照步骤二的方法，构造另一个与下三元子阵10相似的上五元子阵20，每个振子包含两个U形的对称双臂201、202，总长度约为(0.3～0.5)·λ_C(λ_C为中心波长)；振子与馈线一体化印制于双面介质基板100的两面，介质基板100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；各振子上臂在PCB板正面、下臂在反面，或者刚好相反；馈线为平行双导体馈线，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203～208级联而成；中心位置为馈电点209，两端为短路点210，馈电点209为非金属化过孔且上下设焊盘，短路点210则为金属化过孔，将上下馈线连通，见图5～10；

步骤四，设置同轴馈电网络。用特性阻抗和长度分别为：Z₀₁、L₀₁和Z₀₂、L₀₂的同轴馈电电缆410、420，分别连接下三元子阵10和上五元子阵20；两个子阵的输入阻抗Z_in1、Z_in2分别等于馈电电缆的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2；电缆Z₀₁和Z₀₂的长度L₀₁和L₀₂满足以下关系：

L₀₁＝(2·π·λ₁)×(5·γ)×sin(π·θ/180)+(λ₁/λ₂)·L₀₂

关系式中，λ₁、λ₁分别为特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆中的导波波长；γ为阵元间距的电长度系数，其中0.5≤γ<1，即阵元间距为γ·λ₀，λ₀为真空中波长；θ为波束上仰角度，即波束主瓣与水平方向的夹角，单位为°。接着，在特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆410、420的末端分别连接一段特性阻抗为Z₀₃、Z₀₄的四分之一波长电缆变换段411、421；然后，用一个三孔馈电槽将两电缆变换段411、421连接起来，该三孔馈电槽的第三孔则连接一根特性阻抗为Z₀＝50Ω的总电缆430，总电缆430的另一端连接射频接头，见图11；

步骤五，馈电电缆走线优化。将步骤四的五根馈电电缆410～411、420～421和430，全部顺着天线中心轴线方向走线。除两子阵的馈电电缆两端连接两子阵馈电点107、209的焊接点外，其余部分和其他各电缆均走直线，各电缆均不弯曲。并且，将各电缆与子阵中心馈线一侧焊接，以便固定电缆并优化布线，见图11；

步骤六，设置天线罩300。设置一个壁厚为T_R、长度为L_R的玻璃钢天线罩300，将天线各部件完全包裹起来，天线罩底端开口，顶端封闭，且与天线共轴排列，见图10。

通过上述构建步骤，得到本实施例波束上仰高增益全向天线，其包括共轴排列在介质基板100上的第一子阵和第二子阵，在本实施例中，该第一子阵为三元子阵10，该第二子阵为五元子阵20，所述第一子阵和第二子阵的阵元数目可以是其他自然数，并且两个子阵位置可互换，本实施例不作为本实用新型范围的限制。

所述三元子阵10和五元子阵20的阵元均为U形对称振子，该介质基板100上还设有馈电导线，连接所述三元子阵10和五元子阵20的各振子，该三元子阵10和五元子阵20通过馈电导线连接馈电电缆410、420，分别连接三元子阵10和五元子阵20的两段所述馈电电缆的特性阻抗分别为Z₀₁和Z₀₂，该三元子阵10和五元子阵20的输入阻抗Z_in1、Z_in2分别等于其馈电电缆的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2。

所述三元子阵10和五元子阵20的振子的上下臂分别位于介质基板100的正反面，位于正面的U形臂朝向基板一端，位于反面的U形臂则朝向基板另一端，或者刚好相反。每个振子的总长度分别为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长。该长度范围为较佳实施例，但并不仅局限于该具体数值，在此数值范围接近约数或同等变换取值范围均在本实用新型保护范围内。

本实施例中，该馈电导线为平行双导体馈线，顺着阵列方向并与阵列轴线重合，每个子阵的馈电导线都分别由多节不等长宽的变换段103～106和203～208级联而成；中心位置为馈电点107和209，两端为短路点108和210，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，将上下馈线连通。

所述特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆，其长度分别为L₀₁和L₀₂，并且满足以下数学式关系：

L₀₁＝(2·π·λ₁)×(5·γ)×sin(π·θ/180)+(λ₁/λ₂)·L₀₂

在所述两段馈电电缆410、420的末端分别连接一段特性阻抗为Z₀₃、Z₀₄的四分之一波长电缆变换段411、421，两段电缆变换段411、421朝阵列中间位置延伸，在彼此靠近处通过一分二的三孔馈电槽(图未示)连接起来，该三孔馈电槽的第三孔则连接特性阻抗Z₀＝50Ω的总电缆430，总电缆430另一端连接射频接头(图未示)。

所述馈电电缆、电缆变换段411、421、总电缆430，均顺着天线中心轴线方向走线，并且，各电缆与馈电导线一侧焊接。优选的，所述馈电电缆、电缆变换段、总电缆为同轴电缆。

天线罩300将天线各部件完全包裹起来，该天线罩壁厚为T_R、长度为L_R，天线罩底端开口，顶端封闭，且与天线共轴设置。优选的，天线罩采用玻璃钢、PTFE、PVC、PC、PE、ABS等常见介质材料加工。

该介质基板100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。优选的，天线介质基板是以PTFE、碳氢化合物、氧化铝物质为原料加工而成双面覆铜板，如Rogers、Taconic、Arlon、Neltec、旺灵系列板材。优选的，实际馈电电缆带SMA、BNC、TNC、N头、7/16或4.3/10DIN等常见连接头。

本实用新型综合各种现有技术，提出了一种全向天线实现波束赋形的新方法，即将阵列分成两个单独的PCB子阵，再用电缆或功分板将子阵组成复合阵。通过调节两子阵的阻抗，并为之选配特性阻抗等于各自阻抗的馈电电缆，使得阵列输入阻抗为50Ω。由于馈电电缆阻抗等于子阵的阻抗，调节电缆长短便可来改变阵列波束的上仰角度，却不影响其阻抗特性。通过以上措施，天线在L波段是我1.354～1.554GHz频带(BW＝100MHz，13.85％)、近5.16·λ_C电长度上，实现了50Ω良好匹配(VSWR<2.0，最小1.05)；达到9.17～9.58dBi，波束上仰约5°，竖直面(E面)波宽9.0～9.5°，水平面(H面)不圆度小于0.58dB，上旁瓣第一零点电平大于-15.2dB；大大简化了馈电网络设计，增加了带宽，降低了损耗，提高了效率(≥85％)。另外，该设计短小便携、承受功率大、结构强度高、经济耐用，是适合无人机地面控制站的优选天线设计。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，对于更高增益、更宽带宽、波束赋形的全向天线优化设计和改进也是适用和有效的。

本实用新型有益效果具体参数请参阅图12～21，如下所述。

图12为本实用新型波束上仰高增益全向天线的S参数曲线。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是S参数幅度|S_ij|，单位为dB；实线为反射系数|S₁₁|、|S₂₂|，虚线为隔离度|S₂₁|，粗线为五单元子阵20，虚线为三单元子阵10。由图知，在整个1.34-1.54G频段实现了良好的阻抗匹配，带宽达到13.85％(|S₁₁|≤-10dB)，隔离度优于-35dB。

图13为本实用新型波束上仰高增益全向天线的驻波比VSWR。其中，横轴(X轴)是频率f，单位为GHz；纵轴(Y轴)是驻波比VSWR；粗线为五单元子阵20，虚线为三单元子阵10。由图知，在整个1.34-1.54G频段实现了良好的阻抗匹配，带宽达到13.85％(VSWR≤2.0)。

图14为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_L＝1.354GHz的2D方向图。其中，实线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，虚线表示E-面(Phi＝90°，YOZ平面)；增益G＝8.50dBi，E面半功率波束宽度HPBW＝9.40°，H面不圆度为0.47dB，波束上仰4.80°，上旁瓣第一零点归一化电平为-15.23dB；

图15为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_C＝1.454GHz的2D方向图。其中，实线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，虚线表示E-面(Phi＝90°，YOZ平面)；增益G＝9.57dBi，E面半功率波束宽度HPBW＝9.38°，H面不圆度为0.51dB，波束上仰4.78°，上旁瓣第一零点归一化电平为-11.60dB；

图16为本实用新型波束上仰高增益全向天线在f_H＝1.554GHz的2D方向图。其中，实线表示H-面(Theta＝90°，XOY平面)，虚线表示E-面(Phi＝90°，YOZ平面)；增益G＝8.17dBi，E面半功率波束宽度HPBW＝9.38°，H面不圆度为0.58dB，波束上仰4.78°，上旁瓣第一零点归一化电平为-10.80dB；

图17为本实用新型波束上仰高增益全向天线的实增益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_R，单位为dBi。在整个频带内(1.354～1.554GHz)，增益为G＝8.17～9.58dBi，波束赋形导致的增益损耗约1～1.5dBi。

图18为本实用新型波束上仰高增益全向天线的E面半功率波束宽度HPBW随频率f变化曲线。由图知，在整个频带内(1.354～1.554GHz)，E面半功率波束宽度范围：HPBW＝8.85°～9.50°。

图19为本实用新型波束上仰高增益全向天线的E面波束上仰角随频率f变化曲线。由图知，在整个频带内(1.354～1.554GHz)，E面波束上仰角范围为：4.765°～4.80°。

图20为本实用新型波束上仰高增益全向天线的H面不圆度随频率f变化曲线。由图知，整个频带内(1.354～1.554GHz)，H面(Theta＝90°)的不圆度小于0.58dBi，方位面辐射均匀性很好。

图21为波束上仰高增益全向天线的效率η_A随频率f变化曲线。由图知，在频带内(1.354～1.554GHz)，天线的效率分别为85～98％，效率很高。

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，以及其他各种应用场景。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

1.一种波束上仰高增益全向天线，其特征在于，其包括共轴排列在介质基板上的第一子阵和第二子阵，其阵元均为U形对称振子，该介质基板上还设有馈电导线，连接所述第一子阵和第二子阵的各振子，该第一子阵和第二子阵通过馈电导线连接馈电电缆，分别连接第一子阵和第二子阵的两段所述馈电电缆的特性阻抗分别为Z₀₁和Z₀₂，该第一子阵和第二子阵的输入阻抗Z_in1、Z_in2分别等于其馈电电缆的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2，其中所述第一子阵为M元子阵，所述第二子阵为N元子阵，其中M和N为大于等于1的自然数，M和N不相等。

2.如权利要求1所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，所述特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆，其长度分别为L₀₁和L₀₂，并且满足以下数学式关系：

L₀₁＝(2·π·λ₁)×(5·γ)×sin(π·θ/180)+(λ₁/λ₂)·L₀₂

关系式中，λ₁、λ₁分别为特性阻抗为Z₀₁和Z₀₂的馈电电缆中的导波波长，γ为阵元间距的电长度系数，λ₀为真空中波长，θ为波束上仰角度。

3.如权利要求2所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，在所述两段馈电电缆的末端分别连接一段特性阻抗为Z₀₃、Z₀₄的四分之一波长电缆变换段，两段电缆变换段连接总馈电电缆。

4.如权利要求3所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，两段电缆变换段通过三孔馈电槽连接起来，该三孔馈电槽的第三孔则连接所述总馈电电缆。

5.如权利要求4所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，所述总馈电电缆特性阻抗Z₀＝50Ω，总馈电电缆另一端连接射频接头。

6.如权利要求5所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，该第一子阵和第二子阵各自的振子双臂的长度分别为(0.3～0.5)·λ_C，其中λ_C为中心波长。

7.如权利要求6所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，所述馈电电缆、电缆变换段、总电缆，均顺着天线中心轴线方向走线，并且，各电缆于馈电导线一侧焊接。

8.如权利要求7所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，该馈电导线为平行双导体馈线，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级联而成；中心位置为馈电点，两端为短路点，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，将上下馈线连通。

9.如权利要求8所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，其进一步包括一个天线罩，天线罩底端开口，顶端封闭，且与天线共轴设置。

10.如权利要求1～9任一项所述的波束上仰高增益全向天线，其特征在于，所述第一子阵为三元子阵，包括三个对称振子，所述第二子阵为五元子阵，包括五个对称振子，或所述第一子阵为五元子阵，所述第二子阵为三元子阵。