CN208489352U - 小型化双极全频段天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种小型化双极全频段天线，包括若干天线单元，所述天线单元包括三层结构，其中第二层为介质基板，所述介质基板的上下两个表面分别为天线单元的第一层结构和第三层结构；所述天线单元的第一层结构关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述天线单元的第一层结构包含两个天线辐射臂和电阻；所述两个天线辐射臂关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述电阻分别与两个天线辐射臂电性连接；所述天线单元的第三层结构为微带天线。本实用新型本采用等间隔梳齿状栅格轮廓线，两天线辐射臂之间用电阻进行相连，改变天线表面的电流分布，使天线更加容易实现小型化；本实用新型采用正交的天线结构，同时兼顾双极化的接收。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种可调节带宽的小型化双极全频段天线。
背景技术
目前，通信系统中使用的频段越来越多，频率范围也越来越宽。所以，要求天线的性能就需要有高的增益，低的驻波比和较宽的工作带宽以满足正常的使用。满足这些要求并且易于组装的天线将被越来越广泛的使用。
常见的天线如宽带喇叭天线，其带宽可以覆盖全频段，增益高，然而却存在极化方向单一的缺点，需要加入机械装置转动才能改变极化方向。
宽带双极化天线(Vivaldi)是一种指数型简便曹县天线(ETSA)。因其具有宽频带、低剖面、制造成本地等诸多优点被人们所关注。其性能可以满足全频段使用，段内增益较高，水平极化和垂直极化可以同时满足。然而，其辐射特性受到尺寸的约束，所以，关于宽带双极化天线的小型化研究是当前天线领域的研究的热点之一。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种小型化双极全频段天线。
本实用新型的技术方案如下：一种小型化双极全频段天线，包括若干天线单元，所述天线单元包括三层结构，其中第二层为介质基板，所述介质基板的上下两个表面分别为天线单元的第一层结构和第三层结构；
所述天线单元的第一层结构关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述天线单元的第一层结构包含两个天线辐射臂和电阻；所述两个天线辐射臂关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述电阻分别与两个天线辐射臂电性连接，所述两个天线辐射臂和电阻均为金属箔；
所述天线单元的第三层结构为微带天线，所述微带天线为金属箔。
进一步地，所述天线辐射臂的轮廓线包括直线、指数结构渐变曲线和等间隔梳齿状栅格线；所述指数结构渐变曲线设置在天线辐射臂靠近中心纵轴线的一侧；所述天线辐射臂的上下两端的轮廓线分别为直线，且上方的直线短于下方的直线；所述天线辐射臂远离中心纵轴线一侧的轮廓线为等间隔梳齿状栅格线。
进一步地，所述天线辐射臂的等间隔梳齿状栅格线的下方设有内凹的梯形轮廓线，所述电阻设置在梯形轮廓线下方，并且设置在两个天线辐射臂之间。
进一步地，所述两个天线辐射臂的内凹的梯形轮廓线之间设有开孔。
进一步地，所述微带天线的一端通过过孔与天线辐射臂，另一端连接一SMA转接头。
进一步地，包括两个天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元；所述第一天线单元和第二天线单元分别沿各自的中轴线正交设置。
进一步地，所述第一天线单元沿中轴线设有开槽，所述开槽从介质基板的顶部延伸到开孔的上方。
进一步地，所述第二天线单元沿中轴线设有开槽，所述开槽从介质基板的底部延伸到电阻的下方。
进一步地，所述天线辐射臂的材质为铜箔。
采用上述方案，本实用新型提供一种小型化双极全频段天线，有如下有益效果：
1、本实用新型结构采用等间隔梳齿状栅格轮廓线，改变了天线表面的有效电流路径，相当于变相的增加了天线尺寸，两天线辐射臂之间用电阻进行相连，使用电阻连接这种方式，也可以改变天线表面的电流分布，使天线更加容易实现小型化，相对于常用的宽带喇叭天线，与宽带双极化天线，在体积上可以缩小至宽带喇叭天线的五分之一；
2、本实用新型结构简单，使用最常用的材料制成，成本低，使用SMA 转接头馈电，通用性强，易于组装；
3、本实用新型实现了双极化通信。将两片天线单元正交组合，保证两片天线单元性能的一致性，便可以同时实现水平极化与垂直极化的接收；
4、本实用新型通过改变电阻的阻值，使天线的带宽可以更好地覆盖在全频段的范围内，段内增益较高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型第一天线单元的结构示意图；
图2为本实用新型第二天线单元的结构示意图；
图3为本实用新型的结构示意图；
图4为两个天线单元的天线输出驻波图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
参照图1至图3所示，本实用新型提供一种小型化双极全频段天线，包括若干天线单元，所述天线单元均包括三层结构，其中第二层为介质基板13/23，作为一种实施例，所述介质基板13/23的材质为FR-4，相对介质常数为4.4。所述介质基板13/23的上下两个表面分别为天线单元的第一层结构和第三层结构。
所述天线单元的第一层结构关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述天线单元的第一层结构包含两个天线辐射臂11/21和电阻；所述两个天线辐射臂11/21关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述电阻分别与两个天线辐射臂11/21电性连接，所述两个天线辐射臂11/21和电阻12/22 均为金属箔；其中，所述天线辐射臂11/21的材质为铜箔。
其中，所述电阻12/22为贴片电阻，用于提高天线辐射的方向性。使用电阻12/22连接这种方式，也可以改变天线辐射臂11/21表面的电流分布。通过改变电阻12/22的阻值，可以使天线的带宽可以更好地覆盖在全频段的范围内，使天线更加容易实现小型化。
值得一提的是，所述天线辐射臂11/21的轮廓线包括直线、指数结构渐变曲线111/211和等间隔梳齿状栅格线112/212；所述指数结构渐变曲线 111/211设置在天线辐射臂11/21靠近中心纵轴线的一侧；所述天线辐射臂 11/21的上下两端的轮廓线分别为直线，且上方的直线短于下方的直线；所述天线辐射臂11/21远离中心纵轴线一侧的轮廓线为等间隔梳齿状栅格线 112/212。
其中，指数结构渐变曲线111/211对天线所辐射的电磁波起到引向作用。等间隔梳齿状栅格线112/212和微带天线起到相互耦合传输电磁波的作用。在指数结构渐变曲线111/211的一侧设计等间隔梳齿状栅格线112/212，可使电流集中在槽线附近流动，从而使能量更好的辐射出去以实现天线的超宽带设计，同时还能降低天线在低频段的回波损耗，使天线阻抗的匹配效果更佳。
所述天线辐射臂11/21的等间隔梳齿状栅格线的下方设有内凹的梯形轮廓线，所述电阻设置在梯形轮廓线下方，并且设置在两个天线辐射臂11/21 之间。所述两个天线辐射臂11/21的内凹的梯形轮廓线之间设有开孔131/231，该处开孔131/231起到对电磁波引流的作用。
所述天线单元的第三层结构为微带天线14/24，所述微带天线14/24为金属箔。所述微带天线14/24的一端通过过孔与天线辐射臂11/21，另一端连接一SMA转接头15/25。
本实施例中，所述小型化双极全频段天线包括两个天线单元，分别为第一天线单元1和第二天线单元2。所述第一天线单元1沿中轴线设有开槽132，所述开槽从介质基板13的顶部延伸到开孔的上方。所述第二天线单元2沿中轴线设有开槽232，所述开槽从介质基板23的底部延伸到电阻的下方。所述第一天线单元1和第二天线单元2分别沿各自的中轴线正交设置，保证两片天线的性能一致，将两片天线正交组合，便可以同时实现水平极化与垂直极化的接收。图4为两个天线单元的天线输出驻波图。
综上所述，本实用新型提供一种小型化双极全频段天线，采用等间隔梳齿状栅格轮廓线，改变了天线表面的有效电流路径，相当于变相的增加了天线尺寸。两天线辐射臂之间用电阻进行相连，使用电阻连接这种方式，也可以改变天线表面的电流分布，使天线更加容易实现小型化。相对于常用的宽带喇叭天线，与宽带双极化天线，在体积上可以缩小至宽带喇叭天线的五分之一。
本实用新型结构简单，使用最常用的材料制成，成本低，使用SMA转接头馈电，通用性强，两片天线单元正交组合，易于组装。
本实用新型实现了双极化通信，将两片天线单元正交组合，保证两片天线单元性能的一致性，便可以同时实现水平极化与垂直极化的接收。
本实用新型通过改变电阻的阻值，使天线的带宽可以更好地覆盖在全频段的范围内，段内增益较高。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种小型化双极全频段天线，其特征在于，包括若干天线单元，所述天线单元包括三层结构，其中第二层为介质基板，所述介质基板的上下两个表面分别为天线单元的第一层结构和第三层结构；
所述天线单元的第一层结构关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述天线单元的第一层结构包含两个天线辐射臂和电阻；所述两个天线辐射臂关于第二层结构的中心纵轴线呈对称分布，所述电阻分别与两个天线辐射臂电性连接，所述两个天线辐射臂和电阻均为金属箔；
所述天线单元的第三层结构为微带天线，所述微带天线为金属箔。
2.根据权利要求1所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述天线辐射臂的轮廓线包括直线、指数结构渐变曲线和等间隔梳齿状栅格线；所述指数结构渐变曲线设置在天线辐射臂靠近中心纵轴线的一侧；所述天线辐射臂的上下两端的轮廓线分别为直线，且上方的直线短于下方的直线；所述天线辐射臂远离中心纵轴线一侧的轮廓线为等间隔梳齿状栅格线。
3.根据权利要求2所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述天线辐射臂的等间隔梳齿状栅格线的下方设有内凹的梯形轮廓线，所述电阻设置在梯形轮廓线下方，并且设置在两个天线辐射臂之间。
4.根据权利要求3所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述两个天线辐射臂的内凹的梯形轮廓线之间设有开孔。
5.根据权利要求1所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述微带天线的一端通过过孔与天线辐射臂，另一端连接一SMA转接头。
6.根据权利要求1所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，包括两个天线单元，分别为第一天线单元和第二天线单元；所述第一天线单元和第二天线单元分别沿各自的中轴线正交设置。
7.根据权利要求6所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述第一天线单元沿中轴线设有开槽，所述开槽从介质基板的顶部延伸到开孔的上方。
8.根据权利要求7所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述第二天线单元沿中轴线设有开槽，所述开槽从介质基板的底部延伸到电阻的下方。
9.根据权利要求1所述的小型化双极全频段天线，其特征在于，所述天线辐射臂的材质为铜箔。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110277637A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-24 | 西南交通大学 | 一种用于局部放电检测的超宽带单极子贴片天线 |
| CN113363704A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-09-07 | 西安电子科技大学 | 一种超宽带双槽双极化Vivaldi天线及应用 |
| US20230143858A1 (en) * | 2021-11-09 | 2023-05-11 | Pctel, Inc. | Thin metal vivaldi antenna systems |
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2018
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Miniaturized bipolar full band antenna Effective date of registration: 20200818 Granted publication date: 20190212 Pledgee: Shenzhen hi tech investment small loan Co.,Ltd. Pledgor: SHENZHEN ZHONGTIAN COMMUNICATION TECHNOLOGY SHARES Co.,Ltd. Registration number: Y2020980005087 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |