CN208622936U - 全向圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种全向圆极化天线，包括介质板、单极子和金属地板，介质板为圆形，金属地板设置于介质板的下表面，金属地板与介质板同心设置；单极子包含第一微带线、第二微带线和金属支撑柱，第一微带线与第二微带线平行设置，金属支撑柱两端分别竖直固定连接第一微带线与第二微带线的一端，第一微带线与第二微带线以金属支撑柱为原点向相反方向设置，第一微带线水平固定设置于介质板上，第一微带线与第二微带线在金属支撑柱竖直方向上的正投影形成一个闭合环形。利用水平放置的微带线与竖直放置的金属支撑柱的方式能够实现天线水平辐射电场分量与竖直辐射电场分量的90°相位差，能够实现结构简单、小型化的水平全向圆极化的天线辐射特性。

Description

全向圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及到无线通讯技术领域，具体为一种全向圆极化天线。

背景技术

目前，实现天线的全向圆极化的主要方案有两种。第一种是经典的双螺旋或四螺旋方案，但天线的剖面高而且需要使用复杂的馈电网络。第二种是多单元圆极化天线组合，每个圆极化天线覆盖一定的方位角，实现全向的圆极化，但大部分此类天线的结构复杂和尺寸大,不能达到较好的全向圆极化特性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种小型化、结构简单的全向圆极化天线。

本实用新型提出一种全向圆极化天线，包括介质板、单极子和金属地板，所述介质板为圆形，所述金属地板设置于所述介质板的下表面，所述金属地板与所述介质板同心设置；

所述单极子包含第一微带线、第二微带线和金属支撑柱，所述第一微带线与所述第二微带线平行设置，所述金属支撑柱垂直于所述第一微带线和所述第二微带线，且所述金属支撑柱两端分别固定连接所述第一微带线与所述第二微带线的一端，所述第一微带线与所述第二微带线以所述金属支撑柱为原点向相反方向设置，所述第一微带线水平固定设置于所述介质板上表面，所述第一微带线与所述第二微带线在所述金属支撑柱竖直方向上的正投影形成一个闭合环形。

进一步地，所述介质板上设有馈电端口与第三微带线，所述第三微带线一端连接所述馈电端口，所述第三微带线另一端电性连接所述第一微带线远离所述金属支撑柱一端。

进一步地，所述介质板上设有若干个单极子。

进一步地，所述金属地板上设有若干第三微带线。

进一步地，所述第一微带线为弧形设置，所述第一微带线和所述第二微带线弧度相同。

进一步地，所述第三微带线长度和宽度均相等。

进一步地，所述金属支撑柱为铜支柱。

本实用新型全向圆极化天线的有益效果为，利用水平放置的微带线与竖直放置的金属支撑柱的方式能够实现天线水平辐射电场分量与竖直辐射电场分量的90°相位差，能够实现水平全向圆极化的天线辐射特性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例全向圆极化天线的示意图。

图2是本实用新型一实施例全向圆极化天线阻抗带宽仿真曲线图。

图3是本实用新型一实施例全向圆极化天线轴比带宽仿真曲线图。

图4是本实用新型一实施例全向圆极化天线在2492MHz的轴比带宽仿真曲线图。

图5是本实用新型一实施例全向圆极化天线在2492MHz仿真的右旋圆极化3-D辐射方向图。

图6是本实用新型一实施例全向圆极化天线在2492MHz频点、theta＝10°、theta＝50°和theta＝90°切面的右旋极化增益的仿真图。

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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1所示，提出本实用新型一优选实施例的一种全向圆极化天线，包括介质板1、单极子和金属地板2，介质板1为圆形，金属地板2设置于介质板1的下表面，金属地板2与介质板1同心设置；单极子包含第一微带线6、第二微带线4和金属支撑柱5，第一微带线6与第二微带线4平行设置，金属支撑柱5垂直于第一微带线6和第二微带线4，且金属支撑柱5两端分别固定连接第一微带线6与第二微带线4的一端，第一微带线6与第二微带线4以金属支撑柱5为原点向相反方向设置，第一微带线6水平固定设置于介质板1上表面，第一微带线6与第二微带线4在金属支撑柱5竖直方向上的正投影形成一个闭合环形。

在本实施例中，通过设置水平方向上的第一微带线6与第二微带线4，能够产生垂直线极化，在竖直方向上，将金属支撑柱5两端连接到第一微带线6与第二微带线4的两端，不仅能够在第一微带线6与第二微带线4间形成空气介质，节省成本，还能产生水平线极化，通过调整第一微带线6、第二微带线4和金属支撑柱5的长度，可以调整使得垂直极化和水平极化的幅度值相等。从而形成水平全向圆极化辐射特性，在本实施例中，介质板1设置为半径19mm，高度0.787mm，材料为Rogers RT/duroid 6002(tm),相对介电常数2.94，介电损耗0.0012。Rogers RT/duroid 6002(tm)2微波材料是一种具有低损耗和低介的电常数层压板,它提供了复杂的微波结构,是一种具有可靠的机械性能和稳定的电气性能的材料。其介电常数的热系数极低。在介质板1上设有圆形的金属地板2，该圆形金属地板2的半径为14mm，中心的端口挖空一个半径为1.5mm的圆形孔，该金属地板2的材料为厚度1盎司的铜。金属地板2中心的圆孔为馈电端口8，馈电端口8内设有金属探针7，金属地板2上设有若干第三微带线3。同时也能实现小型化、结构简单的全向圆极化装置。

在一实施例中，包括介质板1、单极子和金属地板2介质板1为圆形，金属地板2同心设置于介质板1的下表面，单极子固定设置于介质板1的上表面。单极子包含第一微带线6、第二微带线4和金属支撑柱5，金属支撑柱5两端分别固定连接第一微带线6与第二微带线4的两端，第一微带线6固定设置于介质板1上表面。介质板1上设有若干个单极子。介质板1上设有馈电端口8与第三微带线3，第三微带线3一端连接馈电端口8，第三微带线3另一端电性连接第一微带线6远离金属支撑柱5一端。金属地板2上设有若干第三微带线3。第一微带线6、第二微带线4和第三微带线3均与介质板1圆弧度相同。第三微带线3长度和宽度均相等。金属支撑柱5为铜支柱。

本实施例中设有四条第三微带线3，设有四个单极子，每个单极子包含一个第一微带线6、第二微带线4和金属支撑柱5，每条第三微带线3的一端电性连接馈电端口8内的金属探针7，第一微带线6水平设置于介质板1上表面，第一微带线6一端固定连接金属支撑柱5，金属支撑柱5与第一微带线6垂直设置，第二微带线4水平固定连接于支撑柱5远离第一微带线6一端，且第二微带线4与金属支撑柱5垂直设置，第三微带线3远离金属探针7的另一端电性连接第一微带线6远离金属支撑柱5的一端，第一微带线6一条长为15.5mm宽为1.85mm厚度1盎司的金属铜，第二微带线4的长为23mm，宽度为1.85mm，厚度为1mm，第二微带线4的材料为金属铜。第三微带线3是一条长为17mm宽为1.5mm厚度1盎司的金属铜。连接第一微带线6与第二微带线4的金属支撑柱5为一根半径为1.2mm高度为8.6mm的铜柱，本实施例设有四根金属支撑柱5。

在本实施例中，在与金属探针7同轴的馈电端口8处使用50欧姆同轴线馈电，第三微带线3将圆形金属地板2等分设置，每个第三微带线3间设置的夹角为90°，电流经由长度相同且将圆形金属地板2等分的四根第三微带线3，到达四个与第三微带线3连接的单极子，第一微带线6水平放置于介质板1上，金属支撑柱5竖直连接第一微带线6的一端，可以实现天线在水平方向上辐射的电场分量与竖直方向上辐射的电场分量相位差为90°，全向圆极化天线由四个单极子和四条均匀分布的第三微带3线组成，其中单极子是辐射单元，第三微带线3是馈电结构。折叠单极子由水平部分的第一微带6和第二微带4及竖直部分的金属支撑柱5组成，水平部分的第一微带6和第二微带4产生垂直线极化，竖直部分的金属支撑柱5产生水平线极化，调整第一微带4、第二微带6和金属支撑柱5的长度可以调整使得垂直极化和水平极化的幅度值相等，单极子的摆放方式使得垂直极化和水平极化在xoy平面自然形成了90度的相移。因此形成水平全向圆极化辐射特性。

在一实施例中，可以改变单极子的旋向来实现左旋圆极化的特性，通过改变第一微带线6、金属支撑柱5和第二微带线4的长度来调整天线的谐振频率。

下面结合仿真对本实施例的应用效果作详细的描述。

1、仿真内容

请请参考图2-6。利用仿真软件对上述实施例全向圆极化天线的阻抗宽带、轴比宽带和增益随频率变化进行了仿真。

2、仿真结果

图2是在对实施例天线仿真得到的阻抗带宽曲线图。从图中可以看出，天线的-10dB阻抗带宽为2435至2543MHz，共108MHz，可以满足北斗S频段(2492±4MHz)的需求。证明本申请的全向圆极化天线具有良好的阻抗性能。

图3是在对实施例天线仿真得到的轴比宽带曲线图。展示了天线在theta＝90°截面上的两个角度phi＝0°(实线)、phi＝90°(虚线)的轴比带宽仿真结果，从图中可以看出，天线在北斗S频段(2492±4MHz)内的轴比约为2dB，天线轴比性能良好，圆极化特性良好。

图4是在对实施例天线仿真得到的轴比宽带曲线图。展示了天线在2492MHz频点、phi＝0°和phi＝90°切面的轴比仿真结果，工业上，轴比≤5dB说明圆极化特性良好，从图中可以看出，在theta处于-170°至-10°或者处于10°至170°范围，圆极化特性良好。天线在theta平面的340°范围内圆极化特性很好。

图5是本实施例天线在2492MHz频点的右旋圆极化3-D辐射方向图仿真结果。丛图中可以看出，本实用新型设计的天线是水平全向圆极化的天线。

图6是本实施例天线在2492MHz频点、theta＝10°、theta＝50°和theta＝90°切面的右旋极化增益的仿真结果，从图中可以看出，在phi的360°范围，增益恒定，本实用新型设计的天线的水平圆极化特性很好，实现了水平360°全向覆盖的效果。

本实用新型的全向圆极化天线，利用水平放置的第一微带线6和第二微带线4及竖直放置的金属支撑柱5的方式，能够实现天线水平辐射电场分量与竖直辐射电场分量的90°相位差，能够实现水平全向圆极化的天线辐射特性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种全向圆极化天线，其特征在于，包括介质板、单极子和金属地板，所述介质板为圆形，所述金属地板设置于所述介质板的下表面，所述金属地板与所述介质板同心设置；

所述单极子包含第一微带线、第二微带线和金属支撑柱，所述第一微带线与所述第二微带线平行设置，所述金属支撑柱垂直于所述第一微带线和所述第二微带线，且所述金属支撑柱两端分别固定连接所述第一微带线与所述第二微带线的一端，所述第一微带线与所述第二微带线以所述金属支撑柱为原点向相反方向设置，所述第一微带线水平固定设置于所述介质板上表面，所述第一微带线与所述第二微带线在所述金属支撑柱竖直方向上的正投影形成一个闭合环形。

2.根据权利要求1所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述介质板上设有馈电端口与第三微带线，所述第三微带线一端连接所述馈电端口，所述第三微带线另一端电性连接所述第一微带线远离所述金属支撑柱一端。

3.根据权利要求1所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述介质板上设有若干个单极子。

4.根据权利要求2所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述金属地板上设有若干第三微带线。

5.根据权利要求3所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述第一微带线为弧形设置，所述第一微带线和所述第二微带线弧度相同。

6.根据权利要求4所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述第三微带线长度和宽度均相等。

7.根据权利要求1所述的全向圆极化天线，其特征在于，所述金属支撑柱为铜支柱。