CN209150293U - 全向天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全向天线。该全向天线包括接地部件、天线辐射体及馈电部件。接地部件由导电材料制成，用于接地；天线辐射体由导电材料制成，设置于接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，天线辐射体为具有底部切口、顶部切口及顶部倒角的矩形板；馈电部件设置于接地部件下方，连接于天线辐射体，用于向天线辐射体馈入电磁波信号。根据本实用新型的实施例，全向天线的体积小、全向性能好，可实现超宽带频率范围内的通信覆盖。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种全向天线。
背景技术
随着现代无线通信技术的高速发展，高数据传输率、多频段、低功耗和小型化大大增加了对支持此类要求的宽带天线的需求。超宽带(Ultra-wide Band，UWB)天线工作频率极宽，覆盖频率范围较广，在阻抗带宽、极化和增益方面有理想的性能。
目前，常用的超带宽天线通常应用在GPS、北斗、2G、3G/4G、WIFI、CMMB、WiMAX等通信系统，大多数工作频率在700MHz、800MHz-6000MHz、3100MHz-4900MHz等通信频段，较少有可能覆盖所有工作频率(例如380MHz-6000MHz)的超带宽频率范围，实现6000MHz以下通信基本全覆盖的天线。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种全向天线。
根据本实用新型的一实施例，提供了一种全向天线，所述全向天线包括：
接地部件，由导电材料制成，用于接地；
天线辐射体，由导电材料制成，设置于所述接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，所述天线辐射体为具有底部切口、顶部切口及顶部倒角的矩形板；
馈电部件，设置于所述接地部件下方，连接于所述天线辐射体，用于向所述天线辐射体馈入电磁波信号。
在一种可能的实现方式中，所述馈电部件包括同轴连接器，所述同轴连接器通过馈电线连接到所述天线辐射体。
在一种可能的实现方式中，所述馈电部件与所述天线辐射体之间的间隙的宽度为2-5mm。
在一种可能的实现方式中，所述天线辐射体包括底部短路带，所述底部短路带连接到所述接地部件，
其中，所述底部短路带的长度等于所述馈电部件与所述天线辐射体之间的间隙的宽度，宽度范围为0.5mm-5mm，厚度与所述天线辐射体的厚度相同。
在一种可能的实现方式中，所述接地部件为由导电材料制成的矩形板，其中，所述接地部件的长度和宽度均大于500mm。
在一种可能的实现方式中，所述天线辐射体的长度的范围为120mm-200mm，所述天线辐射体的宽度的范围为80mm-180mm，所述天线辐射体的厚度的范围为0.5mm-5mm。
在一种可能的实现方式中，所述天线辐射体的底部切口为三角形，底角角度范围为4度-10度；所述天线辐射体的顶部切口为矩形，宽度范围为10mm-60mm，长度范围为5mm-50mm；所述天线辐射体的顶部倒角半径的范围为10mm-50mm。
在一种可能的实现方式中，所述全向天线的频率覆盖范围为380MHz-6000MHz。
在本实用新型的另一方面，提供了一种全向天线的参数确定方法，应用于上述全向天线，所述方法包括：
根据所述全向天线的尺寸，确定所述全向天线的驻波比和回波损耗，
其中，所述全向天线的尺寸包括所述全向天线的长度、宽度及厚度以及所述全向天线的底部切口、顶部切口及顶部倒角的尺寸。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
根据所述全向天线的尺寸，确定所述全向天线的频率带宽和中心频率。
本实用新型实施例所提供的全向天线，全向天线包括接地部件、天线辐射体及馈电部件，接地部件由导电材料制成，用于接地；天线辐射体由导电材料制成，设置于接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，天线辐射体为具有底部切口、顶部切口及顶部倒角的矩形板；馈电部件设置于接地部件下方，连接于天线辐射体，用于向天线辐射体馈入电磁波信号。根据本实用新型的实施例，全向天线的体积小、成本低、全向性能好，在阻抗带宽、极化和增益方面有良好的性能，可实现超宽带频率范围内的通信覆盖。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
图1示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图；
图2示出根据本实用新型一实施例的全向天线的俯视结构示意图；
图3a示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图；
图3b示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图；
图4a示出根据本实用新型一实施例的全向天线的驻波仿真结果示意图；
图4b示出根据本实用新型一实施例的全向天线的回波损耗仿真结果示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
图1示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图。如图1所示，全向天线包括接地部件100、天线辐射体200及馈电部件300。接地部件100由导电材料制成，用于接地；天线辐射体200由导电材料制成，设置于接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，天线辐射体200为具有底部切口201、顶部切口202及顶部倒角203的矩形板；馈电部件300设置于接地部件下方，连接于天线辐射体200，用于向天线辐射体200馈入电磁波信号。
根据本实用新型的实施例，全向天线具有体积小、成本低等优点，在阻抗带宽、极化和增益方面有理想的性能，可覆盖频率380MHz-6000MHz的超宽带频率范围，全向性能较好，增益和驻波变化平坦，380MHz-6000MHz带内性能均衡，驻波比VSWR<2。
在本实施例中，导电材料可以是铝、铜及钢，还可以是其他具有导电性的材料，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，接地部件为由导电材料制成的矩形板，其中接地部件的长度和宽度均可大于500mm。
在该实现方式中，接地部件可以为矩形、长方形及方形等形状，接地部件的长度和宽度均大于500mm可满足超带宽全向天线的要求，接地部件大小会影响天线辐射体的图形，也影响全向天线的低频阻抗影响，可根据实际带宽的需求对接地部件大小及形状进行设置，本实用新型对此不作限制。
图2示出根据本实用新型一实施例的全向天线的俯视结构示意图。
在一种可能的实现方式中，馈电部件包括同轴连接器，同轴连接器通过馈电线连接到天线辐射体。
在该实现方式中，馈电部件可包括同轴连接器，同轴连接器通过馈电线400连接到天线辐射体200。馈电部通过接地部件100向天线辐射体200馈入电磁波信号。如图2所示，馈电线400为金属杆，一端插入馈电部件(同轴连接器)300并固定，另一端插入天线辐射体200中并支撑固定天线辐射体200。
在一种可能的实现方式中，馈电部件与天线辐射体之间的间隙的宽度为2-5mm。
在该实现方式中，馈电部件与天线辐射体之间具有一定的间隙，间隙的宽度为2-5mm。可根据全向天线的频率带宽及中心频率确定间隙的宽度，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，天线辐射体包括底部短路带，底部短路带连接到接地部件，其中，底部短路带的长度等于所述馈电部件与所述天线辐射体之间的间隙的宽度，底部短路带的宽度范围为0.5mm-5mm，厚度与所述天线辐射体的厚度相同。
在该实现方式中，如图1所示，天线辐射体200包括底部短路带204，底部短路带204接地，底部短路带的长度等于馈电部件300与天线辐射体200之间的间隙的宽度，底部短路带的宽度范围为0.5mm-5mm，底部短路带影响全向天线的低频阻抗响应，可根据实际宽带频率和中心频率的需求对底部带宽的长度和宽度进行设置，本实用新型对此不作限制。
图3a示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图；
图3b示出根据本实用新型一实施例的全向天线的结构示意图。
在一种可能的实现方式中，天线辐射体的长度的范围为120mm-200mm，天线辐射体的宽度的范围为80mm-180mm，天线辐射体的厚度的范围为0.5mm-5mm。
在该实现方式中，如图3a所示，天线辐射体的长度Bev_l的范围为120mm-200mm，调节Bev_1可实现天线频率带宽的调节；天线辐射体的宽度Bev_w的范围为80mm-180mm，调节Bev_w可实现天线中心频率的调节，原理在于通过平面元素代替传统的单极子的反应性，天线辐射体的厚度Bev_t(未示出)的范围为0.5mm-5mm。可根据实际对天线频率带宽和中心频率的需求对天线辐射体的长度、宽度及厚度进行设置，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，天线辐射体的底部切口为三角形，底角角度范围为4度-10度；天线辐射体的顶部切口为矩形，宽度范围为10mm-60mm，长度范围为5mm-50mm；天线辐射体的顶部倒角半径的范围为10mm-50mm。
在该实现方式中，天线辐射体的底部切口主要用于调节天线的阻抗输入响应，实现更高或更低的频率响应，满足更高带宽要求，其原理在于在一定频率范围内增加电感/电容来抵消标准单极子的反应性。如图3a所示，底部切口的底角角度Bev_ang的范围为4度-10度。天线辐射体的顶部矩形切口的宽度Bev_recw的范围为10mm-60mm，长度Bev_rech的范围为5mm-50mm，天线辐射体的顶部倒角半径Bev_r的范围为10mm-50mm，顶部切口和顶部倒角主要用于天线调谐，通过对顶部矩形切口的尺寸和顶部倒角角度的调节，可以实现对天线辐射体尺寸和形状的改变，从而改变天线在某些频段上的谐振频率。如图3b所示，底部切口与底部短路带的位置可以互换满足全向天线对带宽频率和中心频率的需求。可根据实际对频率带宽和中心频率的需求对天线辐射体的底部切口角度、顶部切口的长度和宽度及顶部倒角的半径进行设置，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，全向天线的频率覆盖范围为380MHz-6000MHz。
在该实现方式中，全向天线频率覆盖范围可为380MHz-6000MHz，可根据实际需要对全向天线的频率进行设置，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，本实用新型还提供了一种全向天线的参数确定方法。该方法包括：
根据全向天线的尺寸，确定全向天线的驻波比和回波损耗，其中全向天线的尺寸包括全向天线的长度、宽度及厚度以及全向天线的底部切口、顶部切口及顶部倒角的尺寸。
在该实现方式中，根据全向天线的长度、宽度及厚度以及全向天线的底部切口、顶部切口及顶部倒角的尺寸，使用仿真算法(例如CST(Computer Simulation Technology，计算机仿真科技)微波工作室提供的仿真算法)对该全向天线进行计算仿真，得到天线的驻波比和回波损耗。
举例来说，可选择参数如下的全向天线：接地部的长和宽为500mm，厚度为1mm；天线辐射体的长度为145mm，宽度为120mm，厚度为2mm；天线辐射体的底部斜切切口角度为7度，底部短路带的长度为3mm，宽度为1mm，厚度为2mm；天线辐射体的顶部矩形切口宽度为17mm，长度为12mm；天线辐射体的顶部倒角的半径为20mm。对如上参数的全向天线使用CST微波工作室计算仿真获得驻波仿真结果(如图4a所示)和回波损耗仿真结果(如图4b所示)。如图4a所示，在380MHz-6000MHz频段内，全向天线的驻波比均小于2；如图4b所示，全向天线的回波损耗小于-10dB，符合超宽带的天线要求。还可以根据实际全向天线参数选择适合的仿真算法对全向天线进行仿真计算，本实用新型对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，根据全向天线的尺寸，确定全向天线的频率带宽和中心频率。
在该实现方式中，根据全向天线的长度、宽度及厚度以及全向天线的底部切口、顶部切口及顶部倒角的尺寸使计算仿真得到全向天线的带宽频率和中心频率。
本实用新型实施例所提供的全向天线及其参数确定方法，全向天线包括接地部件、天线辐射体及馈电部件，接地部件由导电材料制成，用于接地；天线辐射体由导电材料制成，设置于接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，天线辐射体为具有底部切口、顶部切口及顶部倒角的矩形板；馈电部件设置于接地部件下方，连接于天线辐射体，用于向天线辐射体馈入电磁波信号。
根据本实用新型实施例的全向天线，具有体积小、成本低的优点，在阻抗带宽、极化和增益方面有良好的性能；可实现380MHz-6000MHz频率范围内通信覆盖，全向性能好；增益和驻波变化平坦，380MHz-6000MHz带内性能均衡，驻波比VSWR<2；结构简单，重量较轻。
需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了全向天线，但本领域技术人员能够理解，本实用新型应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各步骤，只要符合本实用新型的技术方案即可。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种全向天线，其特征在于，所述全向天线包括：
接地部件，由导电材料制成，用于接地；
天线辐射体，由导电材料制成，设置于所述接地部件上方，用于电磁波信号的收发通信，所述天线辐射体为具有底部切口、顶部切口及顶部倒角的矩形板；
馈电部件，设置于所述接地部件下方，连接于所述天线辐射体，用于向所述天线辐射体馈入电磁波信号。
2.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述馈电部件包括同轴连接器，所述同轴连接器通过馈电线连接到所述天线辐射体。
3.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述馈电部件与所述天线辐射体之间的间隙的宽度为2-5mm。
4.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述天线辐射体包括底部短路带，所述底部短路带连接到所述接地部件，
其中，所述底部短路带的长度等于所述馈电部件与所述天线辐射体之间的间隙的宽度，宽度范围为0.5mm-5mm，厚度与所述天线辐射体的厚度相同。
5.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述接地部件为由导电材料制成的矩形板，其中，所述接地部件的长度和宽度均大于500mm。
6.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述天线辐射体的长度的范围为120mm-200mm，所述天线辐射体的宽度的范围为80mm-180mm，所述天线辐射体的厚度的范围为0.5mm-5mm。
7.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述天线辐射体的底部切口为三角形，底角角度范围为4度-10度；
所述天线辐射体的顶部切口为矩形，宽度范围为10mm-60mm，长度范围为5mm-50mm；
所述天线辐射体的顶部倒角半径的范围为10mm-50mm。
8.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述全向天线的频率覆盖范围为380MHz-6000MHz。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821778810.XU CN209150293U (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 全向天线 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109244651A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-18 | 王俊涛 | 全向天线及其参数确定方法 |
-
2018
- 2018-10-30 CN CN201821778810.XU patent/CN209150293U/zh not_active Expired - Fee Related
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