CN211719778U - 高增益全向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高增益全向天线，包括PCB板、设于PCB板的若干阵列单元及若干第一功分器，相邻的两阵列单元之间设有一第一功分器，每一阵列单元包括两组单元和设于两组单元之间的第二功分器，每一组单元包括两辐射单元和接于两辐射单元之间的第三功分器，第三功分器与第二功分器、相邻的两第二功分器分别与位于其间的第一功分器、相邻的两第一功分器之间以及其中一第一功分器与同轴连接器分别通过同轴线电连接。本实用新型各个辐射单元辐射的电磁波相互叠加，形成高增益的辐射波束，可实现大下倾角，且各阵列单元和馈电网络集成在PCB板上，天线的厚度小，结构简单。

Description

高增益全向天线

技术领域

本实用新型涉及天线设计技术领域，尤其涉及一种高增益全向天线。

背景技术

全向天线由于其覆盖范围大而被广泛应用于郊县大区制的站型，现有的全向天线的馈电方式主要包括串馈或并馈两种形式。其中，串馈形式的全向天线的天线单元采用底馈或者中馈的形式，结构简单，便于生产；但带宽窄，且多节后的天线单元效率低，全向天线的整体增益不高，尤其是大下倾角时整体增益更低。并馈的全向天线的天线单元通常是采用套筒形式，然后利用馈电网络将各天线单元并联连接，带宽宽，各天线单元可以独立调整相位，能够实现大下倾角设计，且各天线单元能量平均，容易实现高增益；但其馈电网络复杂，结构连接点多，馈电网络要穿过套筒中心也非常困难，尤其对于小直径的全向天线，结构布局很困难，生产效率低下。

因此，亟需提供一种结构简单，带宽宽，在大下倾角时仍能获得高增益的全向天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，带宽宽，在大下倾角时仍能获得高增益的全向天线。

为了实现上述目的，本实用新型的高增益全向天线包括PCB板、设于所述PCB板的若干阵列单元及若干第一功分器，相邻的两所述阵列单元之间设有一所述第一功分器，每一所述阵列单元包括两组单元和设于所述两组单元之间的第二功分器，每一组单元包括两辐射单元和接于两所述辐射单元之间的第三功分器，所述第三功分器与所述第二功分器、相邻的两所述第二功分器分别与位于其间的所述第一功分器、相邻的两所述第一功分器之间以及其中一第一功分器与同轴连接器分别通过同轴线电连接。

与现有技术相比，本实用新型的各个同轴线和功分器组成了全向天线的并馈网络，通过并馈方式，各个阵列单元的辐射单元辐射的电磁波相互叠加，形成高增益的辐射波束，带宽宽，且在大下倾角时，仍能获得高增益，具有很好的应用效果；此外，各阵列单元和并馈网络集成在PCB板上，全向天线的整体厚度小，结构简单，简化了天线的制作和加工，大大降低人工调试时间和生产成本。

具体地，所述辐射单元设于所述PCB板的正面，各所述同轴线设于所述PCB板的背面，所述PCB板的背面设置接地板，各所述同轴线的线芯与所述第一功分器、第二功分器、第三功分器对应连接，各所述同轴线的外导体接所述接地板。

较佳地，所述PCB板开设有若干连接孔，各所述同轴线的线芯分别穿过一所述连接孔以对应连接至所述第一功分器、第二功分器、第三功分器。

较佳地，所述辐射单元为偶极子，其包括有两辐射臂，每一组单元还包括接于两所述辐射臂之间的第一耦合巴伦，所述第一耦合巴伦接所述第三功分器。

较佳地，同一组单元的两所述辐射单元之间的距离为中心频率的0.8个波长。

较佳地，每一组单元还包括扼流枝节和第二耦合巴伦，所述扼流枝节与所述辐射单元的结构相同、延伸方向相反，所述第二耦合巴伦接于所述扼流枝节的两扼流条之间。

具体地，所述辐射单元、第一耦合巴伦、第一功分器、第二功分器及第三功分器为敷在所述PCB板表面的金属铜。

具体地，所述高增益全向天线包括有四所述阵列单元和三所述第一功分器。

较佳地，位于中间的一所述第一功分器与同轴连接器电连接。

较佳地，所述PCB板包括设有所述阵列单元的主PCB和设有所述第一功分器的子PCB。

附图说明

图1是本实用新型实施例高增益全向天线的正面结构示意图。

图2是本实用新型实施例高增益全向天线的背面结构示意图。

图3是本实用新型实施例一个阵列单元和第一功分器的正面结构示意图。

图4是图3所示结构的背面结构示意图。

图5是本实用新型实施例一个阵列单元和两个第一功分器的正面结构示意图。

图6是图5所示结构的背面结构示意图。

图7是天线下倾角为3度时垂直面辐射方向图。

图8是天线下倾角为3度时在1710-2170MHz频率内的增益电平曲线。

图9是天线下倾角为5度时垂直面辐射方向图。

图10是天线下倾角为5度时在1710-2170MHz频率内的增益电平曲线。

图11是天线下倾角为8度时垂直面辐射方向图。

图12是天线下倾角为8度时在1710-2170MHz频率内的增益电平曲线。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的内容、构造特征、所实现目的及效果，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，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

请参阅图1至图6，本实用新型实施例公开了一种高增益全向天线100，其包括PCB板1、设于PCB板1的若干阵列单元2及若干第一功分器，相邻的两阵列单元2之间设有一第一功分器，每一阵列单元2包括两组单元21和设于两组单元21之间的第二功分器22，每一组单元21包括两辐射单元211和接于两辐射单元211之间的第三功分器212，第三功分器212与第二功分器22、相邻的两第二功分器22分别与位于其间的一第一功分器、相邻的两个第一功分器之间以及其中一第一功分器与同轴连接器5分别通过同轴线电连接。

具体而言，第一功分器、第二功分器22、第三功分器212及各个同轴线组成了全向天线100的并馈网络，图1所示全向天线100中包括有四个阵列单元2和三个第一功分器，同轴线接于位于中间的一第一功分器与同轴连接器5之间(以下，为了便于描述，将位于中间的作为下级功分器的一第一功分器标号为31，其它两个作为上级功分器的第一功分器标号为32；将接于第三功分器212与第二功分器22之间的同轴线称为第一同轴线41，将接于第二功分器22与第一功分器32之间的同轴线称为第二同轴线42，将接于作为上级功分器的第一功分器32与作为下级功分器的第一功分器31之间的同轴线称为第三同轴线43，将接于作为下级功分器的第一功分器31与同轴连接器5之间的同轴线称为第四同轴线44)。射频电流经第四同轴线44馈入第一功分器31，经由该第一功分器31一分为二后分别馈入到另外两个第一功分器32，第一功分器32又分别将电流一分为二后分别馈入到与其电连接的两个第二功分器22，第二功分器22再次将电流一分为二后分别馈入到与其电连接的两个第三功分器212，第三功分器212将电流一分为二后分别馈入到与其电连接的两个辐射单元211；而各个辐射单元211辐射的电磁波由各级功分器(第三功分器212、第二功分器22、第一功分器32、第一功分器31之间依次为上下级)依次合二为一，多级相互叠加，从而形成高增益的波束。当然，全向天线100的阵列单元2的数目不限于四个，具体实施中，阵列单元2的数目可以为六个、八个等。

附带一提的是，具体实施中，可以通过调整各级之间的相位差得到辐射方向图垂直面不同的指向下倾；例如，可以通过调整第三功分器212在PCB板1中上下方向的位置调节两个辐射单元211之间的相位差，从而达到辐射方向图垂直面指向下倾的效果；也可以通过调整第二同轴线42与第二功分器22及第一功分器32的连接位置改变两组单元21之间的相位差，达到辐射方向图垂直面指向下倾的效果。

请参阅图3至图6，具体的，辐射单元211设于PCB板1的正面，第一同轴线41、第二同轴线42、第三同轴线43及第四同轴线44设于PCB板1的背面，PCB板1的背面设置接地板10，第一同轴线41的线芯与第二功分器22、第三功分器212电连接，第二同轴线42的线芯与第一功分器32、第二功分器22电连接，第三同轴线43的线芯与相邻的第一功分器32、第一功分器31电连接，第四同轴线44的线芯接第一功分器31，第一同轴线41、第二同轴线42、第三同轴线43及第四同轴线44的外导体接接地板10。进一步地，PCB板1开设有若干贯穿其正面和背面的连接孔13，第一同轴线41、第二同轴线42、第三同轴线43及第四同轴线44的线芯分别穿过一连接孔13以对应连接至第一功分器31、第一功分器32、第二功分器22、第三功分器212，简化了馈电网络的接线。

请参阅图3，具体的，辐射单元211为偶极子，其包括有两矩形状的辐射臂211a、211b，每一辐射臂211a、211b的长度为中心频率的四分之一个波长，同一组单元21的两辐射单元211之间的距离为中心频率的0.8个波长。每一组单元21还包括接于辐射臂211a与辐射臂211b之间的第一耦合巴伦213，第一耦合巴伦213的下端中部接第三功分器212，通过第一耦合巴伦213实现全向天线100的阻抗匹配。

请参阅图4，进一步地，每一组单元21还包括扼流枝节214和第二耦合巴伦215，扼流枝节214包括两矩形状的的扼流条214a、214b，第二耦合巴伦215接于扼流枝节214的扼流条214a与扼流条214b之间，扼流条214a、214b与辐射臂211a、211b的结构相同、延伸方向相反(辐射臂211a、211b自第一耦合巴伦213沿PCB板1的正面向上延伸，扼流条214a、214b自第二耦合巴伦215沿PCB板1的背面向下延伸)，借由扼流枝节214抑制电流的反向传输。

具体的，辐射单元211、第一耦合巴伦213、第二耦合巴伦215、第一功分器31、第一功分器32、第二功分器22及第三功分器212均为敷在PCB板1的表面的金属铜。PCB板1包括设有阵列单元2的主PCB11和贴设有第一功分器的子PCB12，借此设计，方便加工，避免由于整块PCB板1过长而导致加工困难的问题。

请参阅图7至图12，由图7和图8可知，全向天线100的下倾角为3度时，在频率1710-2170MHz的增益均达到12.5dBi以上；由图9和图10可知，全向天线100的下倾角为5度时，在频率1710-2170MHz的增益略低于下倾角为3度时的增益，但1710-2170MHz频段的增益均达到12dBi以上；由图11和图12可知，全向天线100的下倾角为8度时，在频率1710-2170MHz的增益略低于下倾角为5度时的增益，但1710-2170MHz频段的增益仍然达到12dBi以上，在频率1920-2170MHz，部分频段的增益达到12.5dBi以上，最高甚至达到13dBi，实现了在大下倾角时仍然具备高增益，具有很好的应用效果。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种高增益全向天线，其特征在于，包括PCB板、设于所述PCB板的若干阵列单元及若干第一功分器，相邻的两所述阵列单元之间设有一所述第一功分器，每一所述阵列单元包括两组单元和设于所述两组单元之间的第二功分器，每一组单元包括两辐射单元和接于两所述辐射单元之间的第三功分器，所述第三功分器与所述第二功分器、相邻的两所述第二功分器分别与位于其间的所述第一功分器、相邻的两所述第一功分器之间以及其中一第一功分器与同轴连接器分别通过同轴线电连接。

2.根据权利要求1所述的高增益全向天线，其特征在于，所述辐射单元设于所述PCB板的正面，各所述同轴线设于所述PCB板的背面，所述PCB板的背面设置接地板，各所述同轴线的线芯与所述第一功分器、第二功分器、第三功分器对应连接，各所述同轴线的外导体接所述接地板。

3.根据权利要求2所述的高增益全向天线，其特征在于，所述PCB板开设有若干连接孔，各所述同轴线的线芯分别穿过一所述连接孔以对应连接至所述第一功分器、第二功分器、第三功分器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高增益全向天线，其特征在于，所述辐射单元为偶极子，其包括有两辐射臂，每一组单元还包括接于两所述辐射臂之间的第一耦合巴伦，所述第一耦合巴伦接所述第三功分器。

5.根据权利要求4所述的高增益全向天线，其特征在于，同一组单元的两所述辐射单元之间的距离为中心频率的0.8个波长。

6.根据权利要求4所述的高增益全向天线，其特征在于，每一组单元还包括扼流枝节和第二耦合巴伦，所述扼流枝节与所述辐射单元的结构相同、延伸方向相反，所述第二耦合巴伦接于所述扼流枝节的两扼流条之间。

7.根据权利要求4所述的高增益全向天线，其特征在于，所述辐射单元、第一耦合巴伦、第一功分器、第二功分器及第三功分器为敷在所述PCB板表面的金属铜。

8.根据权利要求1所述的高增益全向天线，其特征在于，包括有四所述阵列单元和三所述第一功分器。

9.根据权利要求8所述的高增益全向天线，其特征在于，位于中间的一所述第一功分器与同轴连接器电连接。

10.根据权利要求1所述的高增益全向天线，其特征在于，所述PCB板包括设有所述阵列单元的主PCB和设有所述第一功分器的子PCB。

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