CN211789551U - 加强型双极化八木天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种加强型双极化八木天线，包括F‑B覆盖层、天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器；双极化反射器、双极化有源振子、双极化引向器和F‑B覆盖层依次设置在天线轴向杆上；双极化反射器设置于天线轴向杆的第一端，双极化引向器设置在天线轴向杆的第二端，F‑B覆盖层与双极化引向器间隔设置且远离天线轴向杆的第一端，F‑B覆盖层所在平面与天线轴向杆垂直；上述加强型双极化八木天线，在天线轴向杆的第二端设置了F‑B覆盖层，F‑B覆盖层可与天线主体的第二端所处的平面构成F‑B谐振腔，天线主体辐射出的电磁波在谐振腔内同相叠加，从而提高了加强型双极化八木天线的辐射增益。

Description

加强型双极化八木天线

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种加强型双极化八木天线。

背景技术

随着通信领域的技术发展出现了八木天线，八木天线是由一个有源振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线，八木天线的形态类似于传统电视机配置的天线，由于其较强的方向性和易制造性在雷达、测向、通信等领域被广泛应用。

但是传统的八木天线带宽较窄，导致八木天线增益效果较差，限制了八木天线的发展和应用。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的八木天线增益效果差的问题，提供一种提高增益的加强型双极化八木天线。

一种加强型双极化八木天线，包括F-B覆盖层、天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器；

双极化反射器、双极化有源振子、双极化引向器和F-B覆盖层依次设置在天线轴向杆上；双极化反射器设置于天线轴向杆的第一端，双极化引向器设置在天线轴向杆的第二端，F-B覆盖层与双极化引向器间隔设置且远离天线轴向杆的第一端，F-B覆盖层所在平面与天线轴向杆垂直；

双极化引向器包括正交设置的第一引向器和第二引向器，第一引向器和第二引向器包括若干根设置在天线轴向杆上的金属件，各金属件与天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，每一金属件的长度比与其相邻并靠近双极化有源振子的金属件短，且第一引向器和第二引向器正交组成双极化引向器时，每两根具有相同长度的金属件都保持正交并处于同一平面内；

双极化反射器包括正交设置的第一反射器和第二反射器，第一反射器和第二反射器分别包括一根设置在天线轴向杆两侧的金属件，双极化反射器的金属件与天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，且第一反射器与第一引向器处于同一平面内，第二反射器与第二引向器处于同一平面内，双极化反射器的金属件长度长于双极化引向器任意一根金属件的长度；

双极化有源振子包括正交设置的两个单极化有源振子即第一有源振子和第二有源振子，第一有源振子和第二有源振子分别由两根对称设置在天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂，贴合在天线轴向杆上，且连接臂的端口与双极化反射器连接，另一臂为功能臂，功能臂的长度长于引向器的长度，短于反射器的长度；同时第一有源振子与第一反射器处于同一平面内，第二有源振子与第二反射器处于同一平面内。

上述加强型双极化八木天线，在天线轴向杆的第二端设置了F-B覆盖层，F-B覆盖层可与天线轴向杆的第一端所处的平面构成F-B谐振腔，使得天线辐射出的电磁波在谐振腔内同相叠加，从而提高了加强型双极化八木天线的辐射增益。

在其中一个实施例中，F-B覆盖层的数量为两个以上，各F-B覆盖层层叠设置后与双极化引向器间隔设置且远离天线轴向杆的第一端。

在其中一个实施例中，F-B覆盖层包括顶板和贴片，贴片设置于顶板靠近天线轴向杆的第二端的一侧。

在其中一个实施例中，贴片为矩形贴片或圆形贴片。

在其中一个实施例中，贴片靠近天线轴向杆的第二端的一侧开设有十字型槽。

在其中一个实施例中，加强型双极化八木天线还包括反射板，反射板设置于天线轴向杆的第一端，且双极化反射器设置于反射板。

在其中一个实施例中，双极化有源振子还包括设置在第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构，各馈电结构包括：

金属凸块，设置于一功能臂上，用于接受馈电；

同轴线，一端端口与金属凸块连接，用于将电流传输至所在的单极化有源振子以驱动天线工作；

支撑件，包覆于同轴线外，用于将同轴线与外界环境隔离；

金属外壳，设置于支撑件外，同时金属外壳的一部分嵌入未设置金属凸块的功能臂内。

在其中一个实施例中，加强型双极化八木天线还包括同轴馈电线，同轴馈电线连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构。

在其中一个实施例中，加强型双极化八木天线还包括巴伦馈电装置，巴伦馈电装置连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构。

在其中一个实施例中，加强型双极化八木天线还包括馈电集合板以及介质条，馈电集合板包覆天线轴向杆，介质条设置于馈电集合板内。

附图说明

图1为一实施例中加强型双极化八木天线的整体结构的主视图；

图2为一实施例中加强型双极化八木天线的整体结构的后视图；

图3为一实施例中加强型双极化八木天线爆炸图；

图4为一实施例中加强型双极化八木天线爆炸之后的正视图；

图5为一实施例中有源振子结构示意图；

图6为一实施例中加强型双极化八木天线侧视图；

图7为一实施例中馈电结构一个方向的结构示意图；

图8为一实施例中馈电结构另一个方向的结构示意图；

图9为另一实施例中加强型双极化八木天线的整体结构的主视图；

图10为另一实施例中加强型双极化八木天线的整体结构的后视图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种加强型双极化八木天线，该加强型双极化八木天线包括F-B覆盖层400、双极化引向器110、双极化有源振子120、双极化反射器130和天线轴向杆140。双极化引向器110、双极化有源振子120、双极化反射器130和F-B覆盖层400依次设置在天线轴向杆140上；且双极化反射器130设置在天线轴向杆140的第一端，双极化引向器110设置于天线轴向杆140的第二端，F-B覆盖层400与双极化引向器110间隔设置且远离天线轴向杆140的第一端，F-B覆盖层400所在平面与天线轴向杆140垂直。

其中，F-B覆盖层400可以是矩形贴片或者是圆形贴片或者十字型贴片，其作用在于形成一个反射面1，具体的，以加强型双极化八木天线设置在地面为例，即天线轴向杆140的第一端作为近地端，天线轴向杆140的第二端作为远地端，此时天线地板(例如地面可以作为天线地板)为反射面2，而F-B覆盖层400则是形成反射面1，反射面1与反射面2之间形成一个F-B谐振腔(即法布里一珀罗谐振腔)，整个加强型双极化八木天线的其它组件都处于反射面1与反射面2之间(即位于法布里一珀罗谐振腔内)，加强型双极化八木天线中的天线振子(例如双极化有源振子120)辐射出的电磁波在F-B谐振腔内同相叠加，从而提高了加强型双极化八木天线的辐射增益。

在此需要说明的是，F-B覆盖层400的类型并不是唯一的，例如F-B覆盖层400可采用渐变介电常数覆盖层，在覆盖层的不同位置采用不同的介电常数能够使相位分布曲线更加均匀，提高加强型双极化八木天线辐射出的电磁波的质量。F-B覆盖层400的设置方式也并不是唯一的，例如可以在出厂或安装时固定设置在天线轴向杆140的第二端，以保持位置固定，使F-B覆盖层400和天线轴向杆140结构一体化，可以避免安装时带来的干扰因素，提高工作性能。也可以通过连接件设置在天线轴向杆140的第二端，连接件的类型并不是唯一的，可以为泡沫连接件或连接柱等，进一步地，也可以通过连接件可拆卸固定于天线轴向杆140的第二端，需要时安装F-B覆盖层400，不需要拆卸下来，使用便捷，且当F-B覆盖层400损坏不能使用时，可以只更换F-B覆盖层400，避免了加强型双极化八木天线整体替换，节约了维修成本。

上述加强型双极化八木天线，在天线轴向杆的第二端设置了F-B覆盖层，F-B覆盖层可与天线轴向杆的第一端所处的平面构成F-B谐振腔，使得天线辐射出的电磁波在谐振腔内同相叠加，从而提高了加强型双极化八木天线的辐射增益。

需要说明的是，图1仅示出了加强型双极化八木天线的整体结构，在后续的附图3-8中将会对双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130的具体结构进行详细仔细的说明。

在一个实施例中，参考图1，F-B覆盖层400的数量为两个以上(图1中仅示出了一个F-B覆盖层400)，各F-B覆盖层400层叠设置后与双极化引向器110间隔设置且远离天线轴向杆140的第一端。以天线轴向杆140的第一端作为近地端，天线轴向杆140的第二端作为远地端为例，将多个F-B覆盖层400层叠设置在天线轴向杆140的第二端可以使双极化有源振子120辐射出的电磁波在多个F-B覆盖层400与天线轴向杆140的第一端所处的平面(例如地面)构成的法布里一珀罗谐振腔内传播时，同相叠加的数量更多，进而可以进一步提高加强型双极化八木天线的辐射增益。

在一个实施例中，如图1所示，F-B覆盖层包括顶板和贴片，贴片设置于顶板靠近天线轴向杆140的第二端的一侧。顶板是承载贴片的承载体，可以固定贴片的位置，保障贴片正常工作，贴片设置在顶板上，与天线轴向杆140的第一端所处的平面(例如地面)构成法布里一珀罗谐振腔，贴片的数量并不是唯一的，一般来说，贴片的数量越多，贴片的尺寸越小，具体可根据实际需求选择。具体的，进一步的，结合上一个实施例，当F-B覆盖层400的数量为两个以上时，各F-B覆盖层400层叠设置，各个F-B覆盖层400上的贴片分别设置在各个顶板与天线轴向杆140靠近的一侧，各个F-B覆盖层400的设置方向相同，有利于进一步提高增益。

进一步的，在一个实施例中，贴片为矩形贴片或圆形贴片。矩形贴片或圆形贴片都可规则地排列在顶板上，可以更方便地对贴片的位置和工作参数等进行调节，从而提高加强型双极化八木天线的使用便捷性。

在一个实施例中，贴片靠近天线轴向杆的第二端的一侧开设有十字型槽。开十字型槽起到曲流作用，将增大等效电感，使谐振频率明显下降，从而可以在保证工作性能的前提下减小F-B覆盖层的尺寸，且十字型槽产生的较强辐射相当于增加了较大的损耗电阻，从而大幅提高了带宽。

在一个实施例中，如图1所示，加强型双极化八木天线还包括反射板300，反射板300设置于天线轴向杆140的第一端，且双极化反射器130设置于反射板300。其中，反射板300是具有矩形、圆形、正多边形等形状的金属平板，用于加强反射，提高天线的前后比。

进一步的，在一个实施例中，虽未图示，加强型双极化八木天线还包括天线罩，天线罩为一端开口、另一端封闭的空腔结构，且开口端固定于反射板300上。加强型双极化八木天线可置于天线罩空腔结构内，保护天线各组件。

需要说明的是，图1中还示出了同轴馈电线500，后续本文将再对同轴馈电线500进行详细的解释，图2为图1对应的后视图，图2中的加强型双极化八木天线与图1提供的加强型双极化八木天线的整体结构相同，故在此不再对附图2进行具体详细的说明。

在一个实施例中，如图3以及图4所示，双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130相对独立，依次设置在天线轴向杆(未图示)上，需要说明的是，在双极化八木天线中，双极化引向器110的数量可以是多个，例如图3以及图4中均示出了四个双极化引向器110，并且双极化反射器130的长度是最长的，双极化引向器110则略短于双极化反射器130，而双极化有源振子120的长度则是最短的。为方便描述，不妨将天线轴向杆的两端(即第一端和第二端)分别称作A端和B端，其中A端表示第二端，B端表示第一端，双极化引向器110设置于A端，双极化反射器130设置于B端。

如图3以及图4所示，双极化引向器110包括正交设置的第一引向器和第二引向器，第一引向器和第二引向器相同，由若干根设置在天线轴向杆(未图示)上的金属件组成，这里的金属件可以是金属棒或金属长条，金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上。同时若干根金属件之间的长度关系是：金属件的长度都不同，每一金属件的长度比与其相邻的并靠近双极化有源振子的金属件短，即沿着B端至A端的方向，金属件的长度依次变短；或者还可以是沿着B端至A端的方向，金属件分为若干组，每一组内的若干根金属件的长度都相同，但每一组金属件的长度都比与之相邻的靠近B端的那一组金属件长度短。同时，当第一引向器和第二引向器正交组合成双极化引向器时，具有相同长度的金属件之间也保持正交并处于同一平面内，即具有相同长度的金属件组成如图所示的十字形并设置于天线轴向杆上。

双极化反射器130包括正交设置的第一反射器和第二反射器，第一反射器与第二反射器相同，分别由一根设置在天线轴向杆上的金属件组成，金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上，第一反射器和第二反射器处于同一平面内。双极化反射器130的金属件的长度长于双极化引向器110任一金属件的长度。

如图5所示，双极化有源振子120包括正交设置的两个相同的单极化有源振子，即第一有源振子和第二有源振子，分别由两根对称设置在天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂121，贴合在天线轴向杆上，且连接臂121上的端口122与双极化反射器130的相应金属件连接，即第一有源振子的一根L型金属件与第一反射器的一侧金属件连接，第一有源振子的另一根L型金属件与第一反射器的另一侧金属件连接，第二有源振子亦然，此不赘述，连接臂121的长度可根据实际需求如天线收发的信号波长等进行调整。L型金属件的另一臂为功能臂123，有源振子的设置于天线轴向杆两侧的两个功能臂的长度之和大于双极化引向器101任意一根金属件的长度，小于双极化反射器130的金属件的长度。L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度可根据实际信号收发需求进行调整，在一个实施例中，L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度为90°。

参见图6，双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130之间的关系还包括：第一有源振子与第一反射器、第一引向器处于同一平面内，第二有源振子与第二反射器、第二引向器处于同一平面内，整个天线从A端向B端的视图大致呈一个十字形。

参见图7和图8，在一个实施例中，双极化有源振子130的第一有源振子和第二有源振子上都设置有一个馈电结构200，包括：

金属凸块201，作为馈电点，设置于单极化有源振子的其中一个功能臂123a上，用于接受馈电；

同轴线202，一端的端口与金属凸块201连接，用于将电流传输至有源振子上以驱动天线工作；

支撑件203，包覆于同轴线202外，用于将同轴线202与外界环境隔离，同时在一个实施例中，支撑件的材料为聚四氟乙烯，进一步起到绝缘作用；

金属外壳204，设置于支撑件203外，同时金属外壳204的一部分嵌入未设置金属凸块201的另一功能臂123b内，用于将金属外壳接地，使同轴线202与金属外壳204形成电位差。

在一个实施例中，加强型双极化八木天线还包括馈电输入组件，馈电输入组件与第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构连接。馈电输入组件用于输入馈电给加强型双极化八木天线中的双极化反射器、双极化有源振子以及双极化引向器，使得加强型双极化八木天线能够接受馈电正常工作。

进一步的，在一个实施例中，馈电输入组件设置于天线轴向杆的第一端。可以理解，在其它实施例中，馈电输入组件还可以设置于天线轴向杆的第二端端。

进一步的，在一个实施例中，可参考图1和图2，馈电输入组件包括同轴馈电线500，同轴馈电线500连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构，其中，双极化有源振子120包括有第一有源振子和第二有源振子。同轴馈电线500可以为50欧姆同轴线，对应的，此时加强型双极化八木天线的输入阻抗为50欧姆。通过采用同轴馈电线500提供馈电给第一有源振子和第二有源振子的馈电结构，不需要使用阻抗变换器，节省了馈电成本。

在另外一个实施例中，可参考图9和图10，图9与图1的区别之处在于馈电输入组件的结构不同，在图9中，馈电输入组件包括巴伦馈电装置600，巴伦馈电装置600连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构。其中，双极化有源振子120包括有第一有源振子和第二有源振子。巴伦馈电装置600为平衡-不平衡变换器，通过巴伦馈电装置600能够实现天线振子的平衡馈电。

在一个实施例中，天线轴向杆的形状为方杆型，天线轴向杆为金属制支撑杆，形状可以是圆杆形、方杆形、轨道形等，用于搭载天线各组成部件。

进一步的，在一个实施例中，天线轴向杆包括第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板，第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板合围形成腔体，腔体内设置有介质条。其中，介质条的材料可以为无机陶瓷材料或有机介质材料，且介质条的横截面积与腔体的横截面积相等，从而方便介质条固定在腔体中，提高工作稳定性。通过在腔体内设置介质条，可以实现汉森-伍德亚德端射条件，形成强端射阵，每层振子之间的介电常数各不相同，形成强端射阵，以此来实现提高天线本身增益的目的。可以理解，上文的双极化反射器、双极化有源振子以及双极化引向器是与上述馈电集合板连接的，从而固定在天线轴向杆上，例如双极化反射器可以与第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板这四块集合板同时连接，也可以只与第一馈电集合板和第三馈电集合板连接，来固定在天线轴向杆上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种加强型双极化八木天线，其特征在于，包括F-B覆盖层、天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器；

所述双极化反射器、所述双极化有源振子、所述双极化引向器和所述F-B覆盖层依次设置在所述天线轴向杆上；所述双极化反射器设置于所述天线轴向杆的第一端，所述双极化引向器设置在所述天线轴向杆的第二端，所述F-B覆盖层与所述双极化引向器间隔设置且远离所述天线轴向杆的第一端，所述F-B覆盖层所在平面与所述天线轴向杆垂直；

所述双极化引向器包括正交设置的第一引向器和第二引向器，所述第一引向器和第二引向器包括若干根设置在所述天线轴向杆上的金属件，各所述金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，每一金属件的长度比与其相邻并靠近所述双极化有源振子的金属件短，且所述第一引向器和所述第二引向器正交组成所述双极化引向器时，每两根具有相同长度的金属件都保持正交并处于同一平面内；

所述双极化反射器包括正交设置的第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和所述第二反射器分别包括一根设置在所述天线轴向杆两侧的金属件，所述双极化反射器的金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，且所述第一反射器与所述第一引向器处于同一平面内，所述第二反射器与所述第二引向器处于同一平面内，所述双极化反射器的金属件长度长于所述双极化引向器任意一根金属件的长度；

所述双极化有源振子包括正交设置的两个单极化有源振子即第一有源振子和第二有源振子，所述第一有源振子和所述第二有源振子分别由两根对称设置在所述天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂，贴合在所述天线轴向杆上，且连接臂的端口与所述双极化反射器连接，另一臂为功能臂，所述功能臂的长度长于所述引向器的长度，短于所述反射器的长度；同时所述第一有源振子与所述第一反射器处于同一平面内，所述第二有源振子与所述第二反射器处于同一平面内。

2.根据权利要求1所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述F-B覆盖层的数量为两个以上，各所述F-B覆盖层层叠设置后与所述双极化引向器间隔设置且远离所述天线轴向杆的第一端。

3.根据权利要求1所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述F-B覆盖层包括顶板和贴片，所述贴片设置于所述顶板靠近所述天线轴向杆的第二端的一侧。

4.根据权利要求3所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述贴片为矩形贴片或圆形贴片。

5.根据权利要求3所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述贴片靠近所述天线轴向杆的第二端的一侧开设有十字型槽。

6.根据权利要求1所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述加强型双极化八木天线还包括反射板，所述反射板设置于所述天线轴向杆的第一端，且所述双极化反射器设置于所述反射板。

7.根据权利要求1所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述双极化有源振子还包括设置在所述第一有源振子上的馈电结构和所述第二有源振子上的馈电结构，各所述馈电结构包括：

金属凸块，设置于一所述功能臂上，用于接受馈电；

同轴线，一端端口与所述金属凸块连接，用于将电流传输至所在的单极化有源振子以驱动天线工作；

支撑件，包覆于所述同轴线外，用于将所述同轴线与外界环境隔离；

金属外壳，设置于所述支撑件外，同时金属外壳的一部分嵌入未设置所述金属凸块的功能臂内。

8.根据权利要求7所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述加强型双极化八木天线还包括同轴馈电线，所述同轴馈电线连接所述第一有源振子上的馈电结构和所述第二有源振子上的馈电结构。

9.根据权利要求7所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述加强型双极化八木天线还包括巴伦馈电装置，所述巴伦馈电装置连接所述第一有源振子上的馈电结构和所述第二有源振子上的馈电结构。

10.根据权利要求1所述的加强型双极化八木天线，其特征在于，所述天线轴向杆包括第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板，第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板合围形成腔体，所述腔体内设置有介质条。

Images