CN210006912U - 一种天线馈电网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种天线馈电网络，通过设置第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，由于第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器均是由电感单元和微带线单元组合而成的电路结构，这样能够形成具有滤波功能的耦合器，进而组合成天线馈电网络也具有了滤波功能，从而替代传统的射频前端输出口到传统天线馈电网络之间加入滤波器来抑制射频前端产生的谐波，大大降低了设计的成本且提高了系统的稳定性。

Description

一种天线馈电网络

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种天线馈电网络。

背景技术

在现代无线应用系统中，单纯线极化天线已很难满足需求，圆极化天线受到广泛的关注，其应用在通信、遥感遥测、雷达、电子侦察与电子干扰等方面。现有射频基站采用的圆极化天线馈电网络由等分功分器组成。由于等分功分器由分布式参数设计，具有周期性的特点，对于高次谐波无抑制作用，需要在射频前端的输出端增加滤波器，这样不仅提高了设计的成本，同时也降低了系统的可靠性，不利于广泛使用。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种天线馈电网络。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种天线馈电网络，包括等功率分配器、第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，所述等功率分配器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接，所述第二谐波抑制耦合器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接；

所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器具有相同的结构，所述第一谐波抑制耦合器包括第一微带线单元和第一电感单元，所述第一微带线单元与所述第一电感单元电连接围成闭合的回路；

所述第二谐波抑制耦合器包括第二微带线单元、第二电感单元和负载，所述第二微带线单元与所述第二电感单元电连接围成闭合的回路，所述负载与所述第二微带线单元电连接。

进一步的，所述第一微带线单元包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第一电感和第二电感；

所述第一电感的一端与所述第一微带线的一端电连接，所述第一微带线的另一端与所述第二微带线的一端电连接且与第一输出端电连接，所述第二微带线的另一端与所述第三微带线的一端电连接，所述第三微带线的另一端与所述第四微带线的一端电连接且与第二输出端电连接，所述第四微带线的另一端与所述第二电感的一端电连接，所述第二电感的另一端与所述第八微带线的一端电连接，所述第八微带线的另一端分别与所述第七微带线的一端和第二谐波抑制耦合器电连接，所述第七微带线的另一端与所述第六微带线的一端电连接，所述第六微带线的另一端分别与所述等功率分配器和第五微带线的一端电连接，所述第五微带线的另一端与所述第一电感的另一端电连接。

进一步的，所述第二微带线单元包括第九微带线、第十微带线、第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线、第三电感和第四电感；

所述第三电感的一端与所述第九微带线的一端电连接，所述第九微带线的另一端与所述第十微带线的一端电连接且与第三输出端电连接，所述第十微带线的另一端与所述第十一微带线的一端电连接，所述第十一微带线的另一端分别与所述负载的一端和第十二微带线的一端电连接，所述负载的另一端接地，所述第十二微带线的另一端与所述第四电感的一端电连接，所述第四电感的另一端与所述第十六微带线的一端电连接，所述第十六微带线的另一端分别与所述第三谐波抑制耦合器和第十五微带线的一端电连接，所述第十五微带线的另一端与所述第十四微带线的一端电连接，所述第十四微带线的另一端分别与所述第一谐波抑制耦合器和第十三微带线的一端电连接，所述第十三微带线的另一端与所述第三电感的另一端电连接。

进一步的，所述等功率分配器包括第三微带线单元和隔离电阻，所述第三微带线单元与所述隔离电阻电连接围成闭合的回路且所述第三微带线单元与输入端电连接。

本实用新型的有益效果在于：

通过设置第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，由于第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器均是由电感单元和微带线单元组合而成的电路结构，这样能够形成具有滤波功能的耦合器，进而组合成天线馈电网络也具有了滤波功能，从而替代传统的射频前端输出口到传统天线馈电网络之间加入滤波器来抑制射频前端产生的谐波，大大降低了设计的成本且提高了系统的稳定性；相较于传统的天线馈电网络，本方案设计的天线馈电网络整体电路面积减少了将近65％。

附图说明

图1所示为根据本实用新型的一种天线馈电网络的方框图；

图2所示为根据本实用新型的一种天线馈电网络的结构示意图；

图3所示为根据本实用新型的一种天线馈电网络的传统的尺寸示意图；

图4所示为根据本实用新型的一种天线馈电网络的尺寸示意图；

标号说明：

1、等功率分配器；2、第一谐波抑制耦合器；3、第二谐波抑制耦合器；4、第三谐波抑制耦合器；

Z1、第一微带线；Z2、第二微带线；Z3、第三微带线；Z4、第四微带线；Z5、第五微带线；Z6、第六微带线；Z7、第七微带线；Z8、第八微带线；

Z9、第九微带线；Z10、第十微带线；Z11、第十一微带线；Z12、第十二微带线；Z13、第十三微带线；Z14、第十四微带线；Z15、第十五微带线；

Z16、第十六微带线；L1、第一电感；L2、第二电感；L3、第三电感；

L4、第四电感；R1、负载；R2、隔离电阻；int1、输入端；out1、第一输出端；out2、第二输出端；out3、第三输出端；out4、第四输出端；out5、第五输出端。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：通过设置第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器且各耦合器均是由电感单元和微带线单元组合而成的电路结构，这样能够形成具有滤波功能的耦合器，进而组合成天线馈电网络也具有了滤波功能。

请参照图1和图2所示，本实用新型提供的技术方案：

一种天线馈电网络，包括等功率分配器、第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，所述等功率分配器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接，所述第二谐波抑制耦合器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接；

所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器具有相同的结构，所述第一谐波抑制耦合器包括第一微带线单元和第一电感单元，所述第一微带线单元与所述第一电感单元电连接围成闭合的回路；

所述第二谐波抑制耦合器包括第二微带线单元、第二电感单元和负载，所述第二微带线单元与所述第二电感单元电连接围成闭合的回路，所述负载与所述第二微带线单元电连接。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

通过设置第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，由于第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器均是由电感单元和微带线单元组合而成的电路结构，这样能够形成具有滤波功能的耦合器，进而组合成天线馈电网络也具有了滤波功能，从而替代传统的射频前端输出口到传统天线馈电网络之间加入滤波器来抑制射频前端产生的谐波，大大降低了设计的成本且提高了系统的稳定性；相较于传统的天线馈电网络，本方案设计的天线馈电网络整体电路面积减少了将近65％。

进一步的，所述第一微带线单元包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第一电感和第二电感；

所述第一电感的一端与所述第一微带线的一端电连接，所述第一微带线的另一端与所述第二微带线的一端电连接且与第一输出端电连接，所述第二微带线的另一端与所述第三微带线的一端电连接，所述第三微带线的另一端与所述第四微带线的一端电连接且与第二输出端电连接，所述第四微带线的另一端与所述第二电感的一端电连接，所述第二电感的另一端与所述第八微带线的一端电连接，所述第八微带线的另一端分别与所述第七微带线的一端和第二谐波抑制耦合器电连接，所述第七微带线的另一端与所述第六微带线的一端电连接，所述第六微带线的另一端分别与所述等功率分配器和第五微带线的一端电连接，所述第五微带线的另一端与所述第一电感的另一端电连接。

从上述描述可知，第一谐波抑制耦合器由多个微带线和电感构成，能够形成具有滤波功能的耦合器，可以省去射频前端输出口的滤波器，大大降低设计成本，且能够形成正交的相位差，可用于圆极化天线的设计。

进一步的，所述第二微带线单元包括第九微带线、第十微带线、第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线、第三电感和第四电感；

所述第三电感的一端与所述第九微带线的一端电连接，所述第九微带线的另一端与所述第十微带线的一端电连接且与第三输出端电连接，所述第十微带线的另一端与所述第十一微带线的一端电连接，所述第十一微带线的另一端分别与所述负载的一端和第十二微带线的一端电连接，所述负载的另一端接地，所述第十二微带线的另一端与所述第四电感的一端电连接，所述第四电感的另一端与所述第十六微带线的一端电连接，所述第十六微带线的另一端分别与所述第三谐波抑制耦合器和第十五微带线的一端电连接，所述第十五微带线的另一端与所述第十四微带线的一端电连接，所述第十四微带线的另一端分别与所述第一谐波抑制耦合器和第十三微带线的一端电连接，所述第十三微带线的另一端与所述第三电感的另一端电连接。

从上述描述可知，第二谐波抑制耦合器由于多个微带线和电感的作用，能够使得耦合器具备滤波的功能，这样可以省去射频前端输出口的滤波器，大大降低设计成本，且能够形成正交的相位差，可用于圆极化天线的设计。

进一步的，所述等功率分配器包括第三微带线单元和隔离电阻，所述第三微带线单元与所述隔离电阻电连接围成闭合的回路且所述第三微带线单元与输入端电连接。

请参照图1至图4所示，本实用新型的实施例一为：

请参照图1和图2，一种天线馈电网络，包括等功率分配器1、第一谐波抑制耦合器2、第二谐波抑制耦合器3和第三谐波抑制耦合器4，所述等功率分配器1分别与所述第一谐波抑制耦合器2和第三谐波抑制耦合器4电连接，所述第二谐波抑制耦合器3分别与所述第一谐波抑制耦合器2和第三谐波抑制耦合器4电连接；

所述第一谐波抑制耦合器2和第三谐波抑制耦合器4具有相同的结构，所述第一谐波抑制耦合器2包括第一微带线Z1单元和第一电感L1单元，所述第一微带线Z1单元与所述第一电感L1单元电连接围成闭合的回路；

所述第二谐波抑制耦合器3包括第二微带线Z2单元、第二电感L2单元和负载R1，所述第二微带线Z2单元与所述第二电感L2单元电连接围成闭合的回路，所述负载R1与所述第二微带线Z2单元电连接。

所述第一微带线Z1单元包括第一微带线Z1、第二微带线Z2、第三微带线Z3、第四微带线Z4、第五微带线Z5、第六微带线Z6、第七微带线Z7、第八微带线Z8、第一电感L1和第二电感L2；

所述第一电感L1的一端与所述第一微带线Z1的一端电连接，所述第一微带线Z1的另一端与所述第二微带线Z2的一端电连接且与第一输出端out1电连接，所述第二微带线Z2的另一端与所述第三微带线Z3的一端电连接，所述第三微带线Z3的另一端与所述第四微带线Z4的一端电连接且与第二输出端out2电连接，所述第四微带线Z4的另一端与所述第二电感L2的一端电连接，所述第二电感L2的另一端与所述第八微带线Z8的一端电连接，所述第八微带线Z8的另一端分别与所述第七微带线Z7的一端和第二谐波抑制耦合器3电连接，所述第七微带线Z7的另一端与所述第六微带线Z6的一端电连接，所述第六微带线Z6的另一端分别与所述等功率分配器1和第五微带线Z5的一端电连接，所述第五微带线Z5的另一端与所述第一电感L1的另一端电连接。

所述第三谐波抑制耦合器4的微带线分别与第四输出端out4和第五输出端out5电连接，连接方式与所述第一谐波抑制耦合器2相同。

所述第二微带线Z2单元包括第九微带线Z9、第十微带线Z10、第十一微带线Z11、第十二微带线Z12、第十三微带线Z13、第十四微带线Z14、第十五微带线Z15、第十六微带线Z16、第三电感L3和第四电感L4；

所述第三电感L3的一端与所述第九微带线Z9的一端电连接，所述第九微带线Z9的另一端与所述第十微带线Z10的一端电连接且与第三输出端out3电连接，所述第十微带线Z10的另一端与所述第十一微带线Z11的一端电连接，所述第十一微带线Z11的另一端分别与所述负载R1的一端和第十二微带线Z12的一端电连接，所述负载R1的另一端接地，所述第十二微带线Z12的另一端与所述第四电感L4的一端电连接，所述第四电感L4的另一端与所述第十六微带线Z16的一端电连接，所述第十六微带线Z16的另一端分别与所述第三谐波抑制耦合器4和第十五微带线Z15的一端电连接，所述第十五微带线Z15的另一端与所述第十四微带线Z14的一端电连接，所述第十四微带线Z14的另一端分别与所述第一谐波抑制耦合器2和第十三微带线Z13的一端电连接，所述第十三微带线Z13的另一端与所述第三电感L3的另一端电连接。

所述第一微带线Z1至所述第十六微带线Z16的长度均为八分之一的波长，波长的具体长度根据频段的不同而随之改变。

所述等功率分配器1包括第三微带线Z3单元和隔离电阻R2，所述第三微带线Z3单元与所述隔离电阻R2电连接围成闭合的回路且所述第三微带线Z3单元与输入端int1电连接。

上述的天线馈电网络的工作原理为：

输入端int1输入的高频信号经过等功率分配器1分为两路传输到第一谐波抑制耦合器2和第三谐波抑制耦合器4，第一谐波抑制耦合器2的第一输出端out1直接传导信号使其功率分配比为9dB，相位差为0度，另一路信号通过第一谐波抑制耦合器2到第二输出端out2使得其具有90度相位差和9dB的功率分配比，第二谐波抑制耦合器3与第一谐波抑制耦合器2电连接，第一谐波抑制耦合器2的信号传输到第二谐波抑制耦合器3再到与其连接的第三输出端out3，又产生90度相位差，使得第三输出端out3具有180度相位差和9dB的功率分配比，由于第三谐波抑制耦合器4分别与等功率分配器1和第二谐波抑制耦合器3电连接，使得第三谐波抑制耦合器4的第四输出端out4产生270度相位差和9dB的功率分配比，第五输出端out5会产生360度相位差和9dB的功率分配比。

本方案设计的天线馈电网络的整体电路面积比传统的天线馈电网络减少了将近65％，分析如下：

请参照图3，为传统的天线馈电网络，传统的天线馈电网络是由等功率分配器和分支线耦合器组合而成，且分支耦合器都是直接由微带线围成对应的电路单元，图3中标注了对应的边长长度，若是把一个天线馈电网络看成是一个长方形，则可以得出长和宽的长度分别为(λ/4+λ/4+λ/4)和(λ/4+λ/4+λ/4)，即长和宽的长度分别为(3λ/4)和(3λ/4)，可以得出传统的天线馈电网络的整体电路面积为(9λ²/16)，近似为0.57λ²，其中λ为波长的长度；

请参照图4，为本方案的设计的天线馈电网络，是由等功率分配器和多个谐波抑制耦合器组合而成，且谐波抑制耦合器由多个微带线和电感围成对应的电路的单元，每个微带线的长度均为λ/8，相对于微带线的尺寸大小，电感的面积可忽略不计，因此，若是把一个天线馈电网络看成是一个长方形，则可以得出长和宽的长度分别为(λ/4+λ/2)和(λ/2)，即长和宽的长度分别为(3λ/4)和(λ/2)，可以得出本方案设计的天线馈电网络的整体电路面积为(3λ²/8)，近似为0.38λ²，其中λ为波长的长度；

由此可知，本方案设计的天线馈电网络的整体电路面积比传统的天线馈电网络减少了将近65％。

综上所述，本实用新型提供的一种天线馈电网络，通过设置第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，由于第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器均是由电感单元和微带线单元组合而成的电路结构，这样能够形成具有滤波功能的耦合器，进而组合成天线馈电网络也具有了滤波功能，从而替代传统的射频前端输出口到传统天线馈电网络之间加入滤波器来抑制射频前端产生的谐波，大大降低了设计的成本且提高了系统的稳定性；相较于传统的天线馈电网络，本方案设计的天线馈电网络整体电路面积减少了将近65％。

以上所述仅为本实用新型的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种天线馈电网络，其特征在于，包括等功率分配器、第一谐波抑制耦合器、第二谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器，所述等功率分配器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接，所述第二谐波抑制耦合器分别与所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器电连接；

所述第一谐波抑制耦合器和第三谐波抑制耦合器具有相同的结构，所述第一谐波抑制耦合器包括第一微带线单元和第一电感单元，所述第一微带线单元与所述第一电感单元电连接围成闭合的回路；

所述第二谐波抑制耦合器包括第二微带线单元、第二电感单元和负载，所述第二微带线单元与所述第二电感单元电连接围成闭合的回路，所述负载与所述第二微带线单元电连接。

2.根据权利要求1所述的天线馈电网络，其特征在于，所述第一微带线单元包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第一电感和第二电感；

所述第一电感的一端与所述第一微带线的一端电连接，所述第一微带线的另一端与所述第二微带线的一端电连接且与第一输出端电连接，所述第二微带线的另一端与所述第三微带线的一端电连接，所述第三微带线的另一端与所述第四微带线的一端电连接且与第二输出端电连接，所述第四微带线的另一端与所述第二电感的一端电连接，所述第二电感的另一端与所述第八微带线的一端电连接，所述第八微带线的另一端分别与所述第七微带线的一端和第二谐波抑制耦合器电连接，所述第七微带线的另一端与所述第六微带线的一端电连接，所述第六微带线的另一端分别与所述等功率分配器和第五微带线的一端电连接，所述第五微带线的另一端与所述第一电感的另一端电连接。

3.根据权利要求1所述的天线馈电网络，其特征在于，所述第二微带线单元包括第九微带线、第十微带线、第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线、第三电感和第四电感；

所述第三电感的一端与所述第九微带线的一端电连接，所述第九微带线的另一端与所述第十微带线的一端电连接且与第三输出端电连接，所述第十微带线的另一端与所述第十一微带线的一端电连接，所述第十一微带线的另一端分别与所述负载的一端和第十二微带线的一端电连接，所述负载的另一端接地，所述第十二微带线的另一端与所述第四电感的一端电连接，所述第四电感的另一端与所述第十六微带线的一端电连接，所述第十六微带线的另一端分别与所述第三谐波抑制耦合器和第十五微带线的一端电连接，所述第十五微带线的另一端与所述第十四微带线的一端电连接，所述第十四微带线的另一端分别与所述第一谐波抑制耦合器和第十三微带线的一端电连接，所述第十三微带线的另一端与所述第三电感的另一端电连接。

4.根据权利要求1所述的天线馈电网络，其特征在于，所述等功率分配器包括第三微带线单元和隔离电阻，所述第三微带线单元与所述隔离电阻电连接围成闭合的回路且所述第三微带线单元与输入端电连接。

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