CN212033238U - 全向天线及无线电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全向天线和无线电设备。全向天线包括：上单元，上单元为锥形结构；下单元，下单元为锥形结构；连接器，上单元的锥点端通过连接器与下单元的锥点端连接，上单元的轴线与下单元的轴线重合；环形引向振子，环形引向振子设置于连接器处，环形引向振子的轴线与上单元的轴线重合。本实用新型解决了现有技术中全向天线工作带宽窄的问题。

Description

全向天线及无线电设备

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种全向天线及无线电设备。

背景技术

天线是一种变换器，它把传输线上传播的导形波，变换成在无界媒介中传播的电磁波或者进行相反的变换。在无线电设备中，天线是用来发射或者接收电磁波的部件。在电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。在通信系统中，对天线具有宽带宽的要求。一般偶极子天线由两根共轴的直线型导体构成，直线型导体相互靠近的两端分别与馈电线相连，此种结构形式的天线的工作带宽窄，不能满足通信系统中对宽带宽的要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供了一种全向天线及无线电设备，以解决现有技术中天线工作带宽窄的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种全向天线，包括：上单元，上单元为锥形结构；下单元，下单元为锥形结构；连接器，上单元的锥点端通过连接器与下单元的锥点端连接，上单元的轴线与下单元的轴线重合；环形引向振子，环形引向振子围绕连接器设置，环形引向振子的轴线与上单元的轴线重合。

进一步地，上单元和下单元的大小相同。

进一步地，环形引向振子的内径大于上单元的锥底直径和/或下单元的锥底直径。

进一步地，上单元和/或下单元的锥角为45度。

进一步地，锥形结构包括顺次连接的锥形主体段、直筒段和翻折段，其中锥形主体段由板状结构围成；和/或直筒段与翻折段垂直设置。

进一步地，全向天线还包括加强结构，加强结构连接在锥形结构的锥底处，且锥形结构的至少一部分嵌入加强结构内。

进一步地，全向天线还包括连接结构，连接结构的至少一部分由加强结构内向外伸出并贴合加强结构的外壁延伸。

进一步地，连接结构呈折弯形板状结构，连接结构与锥形结构位于加强结构内的部分间隔设置，连接结构与锥形结构位于加强结构内的部分处于同一平面内。

进一步地，加强结构远离锥形结构的一侧具有向环形引向振子伸出的凸起部。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种无线电设备，包括上述的全向天线。

应用本实用新型的技术方案，上单元和下单元均为锥形结构，上单元的锥点端通过连接器与下单元的锥点端连接，上单元与下单元的轴线重合。采用锥形结构的导体能够有效的增加全向天线的带宽范围，满足通信系统对全向天线宽带宽的要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一个实施例的全向天线的结构示意图；以及

图2示出了图1中全向天线的主视图；

图3示出了图1中全向天线的电压驻波比；

图4示出了图1中全向天线的在1.3GHz时的水平面增益方向图；

图5示出了图1中全向天线的在1.4GHz时的水平面增益方向图；

图6示出了图1中全向天线的在1.45GHz时的水平面增益方向图；

图7示出了图1中全向天线的在1.5GHz时的水平面增益方向图；

图8示出了图1中全向天线的在1.6GHz时的水平面增益方向图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、上单元；20、下单元；30、连接器；40、环形引向振子；50、连接结构；60、加强结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为解决现有技术中全向天线工作带宽窄的问题，本实施新型提供了一种全向天线及无线电设备，具体的无线电设备包括以下全向天线。

如图1至图2所示，本实用新型中的全向天线包括上单元10、下单元20、连接器30、环形引向振子40。上单元10为锥形结构；下单元20为锥形结构；上单元10的锥点端通过连接器30与下单元20的锥点端连接，上单元10的轴线与下单元20的轴线重合；环形引向振子40围绕连接器30设置，环形引向振子40的轴线与上单元10的轴线重合。

上单元10和下单元20均为锥形结构，上单元10的锥点端通过连接器30与下单元20的锥点端连接，上单元10与下单元20的轴线重合。采用锥形结构的导体能够有效的增加全向天线的带宽范围，满足通信系统对全向天线宽带宽的要求。

如图3所示，全向天线在1.3GHz至1.6GHz频段内的电压驻波比≤2.0，电压驻波比能够反应全向天线电路中输入阻抗和输出阻抗的匹配的程度，电压驻波比较大时，将缩短通信距离，设备容易发热，影响通信的正常工作。由图3可以得到，全向天线在1.3GHz至1.6GHz频段内，电压驻波比≤2.0，全向天线电路中输入阻抗和输出阻抗具有较好的匹配程度，能够较好的满足通信系统的需求。当全向天线在1.47GHz时，电压驻波比约为1.12，此时全向天线电路中输入阻抗和输出阻抗的匹配的程度最好，全向天线的阻抗电性能最佳。

如图3所示，全向天线的驻波带宽达到了300MHz，当频率的波动范围在300MHz内时，全向天线的电压驻波比的波动值在许可的范围内，全向天线的电性能变化不大。本实施例中，用全向天线的驻波带宽来表示全向天线的绝对带宽，则全向天线的绝对带宽为300MHz，满足通信系统对全向天线宽带宽的要求。

本实施例中，为保证上单元10和下单元20的连接强度，下单元20的锥顶连接位置采用加厚的设计，上单元10和下单元20在锥顶加厚设计的位置开设有通孔，连接器30穿过上单元10和下单元20的锥顶上开设的通孔，并采用螺栓进行固定。本实施例中，为方便全向天线安装，全向天线的整体高度约为200毫米，全向天线的整体宽度约为300毫米。

如图1至图3所示，上单元10和下单元20的大小相同。上单元10和下单元20的大小相同，保证上单元10和下单元20的位置具有相同的性能，本实施例中上单元10和下单元20的锥底端固定连接有加强结构60，加强结构60能够加强上单元10和下单元20的锥底端的强度，保证全向天线整体结构的稳定性。加强结构60上固定连接有连接结构50，设置连接结构50能够进一步提高了全向天线的稳定性。

如图1至图3所示，环形引向振子40的内径大于上单元10的锥底直径，本实施例中上单元10和下单元20的大小相同，环形引向振子40的内径大于上单元10的锥底直径，同时也大于下单元20的锥底直径。环形引向振子40的内径偏大，组装的过程中，方便环形引向振子40从上单元10或者下单元20的锥底端套入至连接器30的位置。在全向天线检修的过程中，环形引向振子40也方便从全向天线结构上拆下。本实施例中，环形引向振子40通过支架(图中未画出)与上单元10固定连接。

如图1至图3所示，上单元10和下单元20的锥角为45度。图中用角度Q进行表示，本实施例中，当上单元10和下单元20的锥角为45度，在使用过程中，既保证上单元10和下单元20位置处具有相同的性能，也使全向天线满足宽带宽的需求。在全向天线的制造过程中，此角度方便材料进行拼接制造。

本实施例中的全向天线为全向全向天线设计，在水平方向图上表现为360度均有辐射，在垂直方向图上表现有具有一定宽度的波束，覆盖的范围较大。普通的偶极子全向天线也可实现水平面全向辐射的要求，但其带宽不能满足通信系统对全向天线宽带宽的需求。其增益约为2.15dBi，不能够达到通信系统对全向天线的要求。

本实施例中的全向天线应用于L波段通信系统，在满足通信系统宽带宽的前提下提高了全向天线在水平面方向图的增益。全向天线的增益是指在输入功率相等的条件下，实际全向天线与理想辐射单元在空间同一点所产生的功率密度之比，它定量的描述一个全向天线把输入功率集中辐射的程度。全向天线的增益与全向天线方向图有密切的关系，方向图能够反应全向天线在空间内各个方向上的增益。一般来说，全向天线的增益越高，全向天线能够辐射的距离越远，全向天线具有更好的通信功能。

在L波段通信领域，增加了通信系统的链路增益，改善了通信系统的通信灵敏度，增加了通信系统的通信距离。传统的偶极子全向天线的增益为2.15dBi且为窄带全向天线，不能达到通信系统对全向天线的要求。本实施例中的全向天线在L波段通信系统中的最大增益达到了4.2dBi，具体的频率范围对应的增益值如下所示。

如图4所示，全向天线工作在1.3GHz时，其在水平面增益方向图上，最大增益为2.9dBi，最小增益为2.54dBi。本实施例中，当全向天线在1.3GHz的频率工作时，由图4的水平面增益方向图上可以得出，最大增益为2.9dBi，所在角度约为105度，而最小增益为2.54dBi，所在的角度约为30度。全向天线工作在1.3GHz时，相对于传统的偶极子全向天线的增益，全向天线在空间各个方向的增益均比其大，全向天线对输入功率的集中辐射的程度比传统的偶极子全向天线更高，能够使信号传播的更远，增加了通信系统的通信距离。在具体安装的过程中，可以将角度105度的方向作为主要的工作方向，使全向天线具有较好的通信功能。

如图5所示，全向天线工作在1.4GHz时，其在水平面增益方向图上，最大增益为3.69dBi，最小增益为3.36dBi。本实施例中，当全向天线在1.4GHz的频率工作时，由图5的水平面增益方向图上可以得出，最大增益为3.69dBi，所在角度约为105度，而最小增益为3.36dBi，所在的角度约为30度。相对于传统的偶极子全向天线的增益，在1.4GHz的频率下，全向天线在空间各个方向的增益均有增大，全向天线对输入功率的集中辐射的程度比传统的偶极子全向天线更高，能够使信号传播的更远，增加了传播的距离。此频率下，105度也是全向天线工作的最佳方向，该方向可以作为全向天线主要的工作方向。

如图6所示，全向天线工作在1.45GHz时，其在水平面增益方向图上，最大增益为3.98dBi，最小增益为3.67dBi。本实施例中，当全向天线在1.45GHz的频率工作时，由图4的水平面增益方向图上可以得出，最大增益为3.98dBi，所在角度约为105度，而最小增益为2.54dBi，所在的角度约为30度。相对于传统的偶极子全向天线的增益，全向天线在各个方向的增益均比其大，全向天线对输入功率的集中辐射的程度比传统的偶极子全向天线更高，因而能够使信号传播的更远，增加了通信系统的通信距离。由全向天线在水平面增益方向图上可以得知，在105度方向上，全向天线具有最佳的工作性能，可作为全向天线的主要工作方向。

如图7所示，全向天线工作在1.5GHz时，其在水平面增益方向图上，最大增益为4.16dBi，最小增益为3.83dBi。本实施例中，当全向天线在1.5GHz的频率工作时，由图4的水平面增益方向图上可以得出，最大增益为4.16dBi，所在角度约为105度，而最小增益为3.83dBi，所在的角度约为30度。相对于传统的偶极子全向天线的增益，全向天线在各个方向的增益均比其大，全向天线对输入功率的集中辐射的程度比传统的偶极子全向天线更高，能够使信号传播的更远，增加了通信系统的通信距离。由图7可以得知，全向天线在105度时，全向天线的增益最大，具备最佳的工作性能。

以上各个频率中全向天线水平增益方向图上的最大值与最小值所对应的角度大致是同一角度，各个位置的增益随角度的变化趋势也是大致相同的，在全向天线的安装过程中，通常将增益最大的方向作为主要的工作方向。当全向天线的工作频率因需要进行调整时，在全向天线水平增益方向图上，各个位置的增益随角度的变化趋势是大致相同的，全向天线的主要工作方向基本不会有改变，因此全向天线的位置无需调整。

如图8所示，全向天线工作在1.6GHz时，其在水平面增益方向图上，最大增益为4.26dBi，最小增益为4.01dBi。本实施例中，当全向天线在1.6GHz的频率工作时，由图4的水平面增益方向图上可以得出，最大增益为4.26dBi，所在角度约为110度，而最小增益为4.01dBi，所在的角度约为-35度。相对于传统的偶极子全向天线的增益，全向天线在各个方向的增益均有显著的增大，全向天线对输入功率的集中辐射的程度比传统的偶极子全向天线更高，能够使信号传播的更远，增加了通信系统的通信距离。此频率范围内，全向天线最大增益所对应的角度出现变动，但变动的范围不大，在105度方向，全向天线仍然具有较大的增益，约为4.2dBi。

如图1和图2所示，锥形结构包括顺次连接的锥形主体段、直筒段和翻折段，其中，锥形主体段由板状结构围成；直筒段与翻折段垂直设置。本实施例中，上单元10与下单元20的锥形结构均包括顺次连接的锥形主体段、直筒段和翻折段，锥形主体段由板材拼接而成，直筒段和翻折段可为扁铁型材先进行90度折弯，然后进行卷圆制作。

如图1和图2所示，全向天线还包括加强结构60，加强结构60连接在锥形结构的锥底处，且锥形结构的至少一部分嵌入加强结构60内。本实施例中，加强结构60为板材进行卷制而成而成，可以增强全向天线的结构强度，提高全向天线的稳定性。

如图1和图2所示，全向天线还包括连接结构50，连接结构50的至少一部分由加强结构60内向外伸出并贴合加强结构60的外壁延伸。连接结构50呈折弯形板状结构，连接结构50由板材进行折弯能够提高自身的结构强度，同时也加强了全向天线的结构强度。

如图1和图2所示，连接结构50与锥形结构位于加强结构60内的部分间隔设置。本实施例中，锥形结构位于加强结构60内的部分为翻折段，翻折段与加强结构60固定连接，连接结构50在加强结构60内与翻折段间隔设置，有利于减小固定过程中的应力集中。

如图1和图2所示，连接结构50与锥形结构位于加强结构60内的部分处于同一平面内。本实施例中，锥形结构位于加强结构60内的部分为翻折段，连接结构50在加强结构60内与翻折段位于同一平面。

如图1和图2所示，加强结构60远离锥形结构的一侧具有向环形引向振子40伸出的凸起部。本实施例中，上单元10上的加强结构60的凸起部位于加强结构60的下方，下单元20的加强结构60的凸起部位于加强结构的上方。

实施例二

本实施例与实施例一的区别特征在于全向天线的上单元10与全向天线的下单元20的连接方式是不同的，本实施例中，全向天线的上单元10和下单元20可以采用铆接的方式进行连接。由于全向天线的上单元10和下单元20均为锥形设计，采用螺栓进行紧固连接时，在拧螺栓的过程中需要使用电枪进行辅助，操作起来比较麻烦。铆接的方式可以直接使用铆钉机进行铆接固定即可。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全向天线，其特征在于，包括：

上单元(10)，所述上单元(10)为锥形结构；

下单元(20)，所述下单元(20)为锥形结构；

连接器(30)，所述上单元(10)的锥点端通过所述连接器(30)与所述下单元(20)的锥点端连接，所述上单元(10)的轴线与所述下单元(20)的轴线重合；

环形引向振子(40)，所述环形引向振子(40)围绕所述连接器(30)设置，所述环形引向振子(40)的轴线与所述上单元(10)的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述上单元(10)和所述下单元(20)的大小相同。

3.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述环形引向振子(40)的内径大于所述上单元(10)的锥底直径和/或所述下单元(20)的锥底直径。

4.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述上单元(10)和/或下单元(20)的锥角Q为45度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的全向天线，其特征在于，所述锥形结构包括顺次连接的锥形主体段、直筒段和翻折段，其中，

所述锥形主体段由板状结构围成；和/或

所述直筒段与所述翻折段垂直设置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的全向天线，其特征在于，所述全向天线还包括加强结构(60)，所述加强结构(60)连接在所述锥形结构的锥底处，且所述锥形结构的至少一部分嵌入所述加强结构(60)内。

7.根据权利要求6所述的全向天线，其特征在于，所述全向天线还包括连接结构(50)，所述连接结构(50)的至少一部分由所述加强结构(60)内向外伸出并贴合所述加强结构(60)的外壁延伸。

8.根据权利要求7所述的全向天线，其特征在于，所述连接结构(50)呈折弯形板状结构，所述连接结构(50)与所述锥形结构位于所述加强结构(60)内的部分间隔设置，所述连接结构(50)与所述锥形结构位于所述加强结构(60)内的部分处于同一平面内。

9.根据权利要求6所述的全向天线，其特征在于，所述加强结构(60)远离所述锥形结构的一侧具有向所述环形引向振子(40)伸出的凸起部。

10.一种无线电设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的全向天线。

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