CN213692324U - 天线 - Google Patents

Abstract

公开了一种天线，包括金属地板和设置在金属地板上的偶极子，该偶极子包括相互交叉的水平极化偶极子和垂直极化偶极子，其中，在水平极化偶极子至金属地板水平极化偶极子的下方设置有与金属地板连接的两个金属柱。本实用新型提供的天线通过在水平极化偶极子的下方设置金属柱，用该金属柱产生寄生的辐射电场，拓展天线辐射单元辐射能量的角度范围，拓展水平极化方向的波束宽度，提升天线性能。

Description

天线

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种天线。

背景技术

天线的极化指天线在最大辐射方向上电场矢量的取向。若一个天线能同时产生两个交叉极化的电磁波信号则将其称之为双极化天线。双极化天线最初用在一个频带内提供两个通道，实现频分复用，增加通信容量。随着无线电技术的飞速发展，双极化天线的应用也得到了很大的扩展。在移动通信方面，双极化天线的使用可以有效地抵抗多径衰落，从而提高整个系统的性能。双极化天线的两个端口还可以分别用作接收端和发射端，实现系统的收发一体化，提高系统的集成度。在引入其他有源或无源器件后，还可以实现极化捷变功能，使系统能够交替工作在两种极化之间。

许多类型的天线都可构成双极化天线，如偶极子天线、对数周期天线、喇叭天线等。其中，交叉偶极子天线凭借其原理简单、结构紧凑、易于实现等特点已在不同领域得到了广泛应用。如在移动通信领域可用作基站天线，在雷达领域可用作双极化相控阵单元。

现有技术中带地板的偶极子天线一般都是E面窄，H面宽。其中，E面的3dB波束宽度一般在50°～65°之间。所以，当作为交叉偶极子用作双极化天线时，位于水平极化的那个天线，其方位面刚好是由天线的E面来充当。这就会使得水平极化天线的方位面变得很窄，达不到某些应用的需求。

在某些特定的应用环境中，为了提升信号的覆盖范围，一般都要求天线的方位面具有宽波束性能。比如在移动通信中，更是要求天线水平面的3dB波束宽度达到65度以上。其次，随着现代通信技术的不断发展，人们对通信系统的带宽也提出了更高要求。所以，天线的宽带化也是一项迫在眉睫的工作。现有技术中的交叉偶极子天线，其工作带宽往往都很窄，或者只能做到单极化，或者没有对其进行波束展宽，达不到现代通信系统的新需求。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种天线，从而优化天线性能。

根据本实用新型的一方面，提供一种天线，包括：

金属地板；

偶极子，包括位于中心位置的馈电点，所述偶极子的馈电点通过馈电结构连接所述金属地板，

其中，所述偶极子包括相互交叉的水平极化偶极子和垂直极化偶极子，所述水平极化偶极子至所述金属地板之间空间中设置有与所述金属地板连接的两个金属柱。

可选地，每一个金属柱在所述金属地板上的投影与所述水平极化偶极子在所述金属地板上的投影部分重合。

可选地，所述金属柱在所述金属地板上的投影位于所述水平极化偶极子的远离所述馈电点的边在所述金属地板上的投影的中心位置。

可选地，所述金属柱为圆柱形，每一个金属柱的尺寸相同。

可选地，所述偶极子的边缘位置包括朝向所述金属地板方向弯折的弯折部。

可选地，所述偶极子包括远离所述馈电点的底边、以及连接所述底边和所述馈电点的两条侧边，所述两条侧边的每一个均包括连接的直线段和曲线段，所述直线段连接至所述馈电点，所述曲线段连接至所述底边。

可选地，所述偶极子的侧边的曲线段向所述偶极子内凹，所述偶极子的侧边的曲线段的各段的曲率半径渐变。

可选地，所述偶极子的侧边的曲线段的各段的曲率半径由远离所述底边向靠近所述底边之间变大。

可选地，所述偶极子的弯折部设置在所述偶极子的底边位置，所述弯折部与所述偶极子的底边连接的部分的尺寸小于所述底边的尺寸。

可选地，所述弯折部远离所述偶极子的边至所述偶极子的距离相等，所述金属柱在所述金属地板上的投影位于所述水平极化偶极子的底边在所述金属地板上的投影的中心位置。

本实用新型提供的天线包括金属地板和设置在金属地板上的偶极子，该偶极子包括相互交叉的水平极化偶极子和垂直极化偶极子，其中，在水平极化偶极子至金属地板之间的水平极化偶极子的下方设置有与金属地板连接的两个金属柱，该金属柱可产生寄生的辐射电场，拓展水平极化方向的波束宽度。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的天线的俯视结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的天线的侧视结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的天线的电压驻波比测试结果示意图；

图4、图5、图6、图7、图8和图9示出了根据本实用新型实施例的天线在部分频点上的方位面二维方向图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的天线的俯视结构示意图，图2示出了根据本实用新型实施例的天线的侧视结构示意图。

如图1和图2所示，本实用新型实施例的天线100包括金属地板110、偶极子120、金属柱130和馈电结构140。其中，金属地板110、偶极子120和金属柱130可选为其它导电材质，一般选择金属材质，例如铝、铜等即可。

偶极子120包括相互交叉(可选为相互正交)的水平极化偶极子121和垂直极化偶极子122，其馈电点01位于偶极子120的中心位置，通过馈电结构140连接馈电，并且通过馈电结构140与金属地板110固定连接，以固定偶极子120与金属地板110的相对位置。

其中，馈电点01包括四个，相应的馈电结构140包括四个，与四个馈电点01一一对应连接，且在本实施例中，四个馈电点01为圆形结构，相应的馈电结构140为四个圆柱结构。在图2的正视图中，四个圆柱结构的馈电结构140存在重叠，对应四个馈电点01的紧凑结构。

金属柱130与金属地板110垂直连接，位于偶极子120与金属地板110之间，具体地，位于水平极化偶极子121与金属地板110之间用以优化水平极化方向的方向图，且两个金属柱130分别设置在水平极化偶极子120的两个延伸方向上，对应图1的向左和向右两个方向。

偶极子120(俯视面上的重复单元，辐射体)的外形为不规则的领结形，包括远离馈电点01的底边02，以及连接馈电点01和底边02的侧边，侧边包括连接的直线段03和曲线段04，直线段03连接至馈电点01，曲线段04连接至底边02，底边02与偶极子120的延伸方向垂直。

曲线段04的曲率半径渐变，且向内凹，在本实施例中，有远离底边02向靠近底边02逐渐变大。

偶极子120的边缘位置设置有朝向金属地板110方向弯折的弯折部22，该弯折部22与偶极子120的底边02连接，远离偶极子120的边与偶极子120平行，即弯折部22远离偶极子120的边至偶极子120的距离相等。该弯折部可在不增加天线尺寸(主要为偶极子120的长宽尺寸)的情况下进一步增加工作带宽。

设置有该弯折部22的偶极子120还为镜面对称结构，可以偶极子120的延伸方向为对称轴。

在本实施例中，偶极子120的底边02为直边，弯折部22整体为方形，且与底边02连接的边的尺寸小于偶极子120的底边02的尺寸。

金属柱130为圆柱形，成对设置，其在金属地板110的投影与偶极子120中的水平极化偶极子121在金属地板110上的投影部分重叠，具体地，金属柱130在金属地板110上的投影位于水平极化偶极子121的底边02在金属地板110上的投影的中心位置。

成对的金属柱130的尺寸相同，位于偶极子120的水平极化偶极子121延伸方向的两个方向上，与两边的底边02对应。

在一种可选实施例中，本实用新型的天线100的整体长宽为90mm*90mm，高度也仅有70mm，金属柱130的直径为4mm，高度为30.8mm，相比与未设置金属柱130的天线，该实施例的天线的水平极化的方位面3dB波束宽度从63°-68°展宽至72°-117°，展宽效果明显，且带宽为1GHz-2GHz，相对带宽为66.7％。

金属柱130结构的引入，可产生寄生的辐射电场，可拓展天线辐射单元辐射能量的角度范围，拓展天线100的波束宽度。

图3示出了根据本实用新型实施例的天线的电压驻波比。

如图3所示，在1GHz-2GHz范围内，本实用新型实施例的天线100的水平极化端口和垂直极化端口获得的水平极化和垂直极化的电压驻波比均小于2.5，匹配良好。

图4、图5、图6、图7、图8和图9示出了根据本实用新型实施例的天线的部分频点的方向图。其中，图4、图5、图6、图7、图8和图9分别对应垂直极化方向1GHz频点、垂直极化方向1.5GHz频点、垂直极化方向2.0GHz频点、水平极化方向1GHz频点、水平极化方向1.5GHz频点、水平极化方向2.0GHz频点的方向图。

如图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，在1GHz处，垂直极化天线的最大增益为6.97dBi，3dB波束宽度为90.1°，水平极化天线的最大增益为7.6dBi，3dB波束宽度为75.6°；在1.5GHz处，垂直极化天线的最大增益为8.01dBi，3dB波束宽度为83.1°，水平极化天线的最大增益为5.21dBi，3dB波束宽度为106.4°；在2GHz处，垂直极化天线的最大增益为7.35dBi，3dB波束宽度为108.4°，水平极化天线的最大增益为6.12dBi，3dB波束宽度为72.8°

本实用新型的天线在水平极化偶极子与金属地板之间设置与金属地板连接的金属柱，通过金属柱上激励产生的寄生辐射电场来拓展电线辐射单元辐射能量的角度范围，可拓展天线的波束宽度。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于，包括：

金属地板；

偶极子，包括位于中心位置的馈电点，所述偶极子的馈电点通过馈电结构连接所述金属地板，

其中，所述偶极子包括相互交叉的水平极化偶极子和垂直极化偶极子，所述水平极化偶极子至所述金属地板之间空间中设置有与所述金属地板连接的两个金属柱。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

每一个金属柱在所述金属地板上的投影与所述水平极化偶极子在所述金属地板上的投影部分重合。

3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，

所述金属柱在所述金属地板上的投影位于所述水平极化偶极子的远离所述馈电点的边在所述金属地板上的投影的中心位置。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述金属柱为圆柱形，每一个金属柱的尺寸相同。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述偶极子的边缘位置包括朝向所述金属地板方向弯折的弯折部。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，

所述偶极子包括远离所述馈电点的底边、以及连接所述底边和所述馈电点的两条侧边，所述两条侧边的每一个均包括连接的直线段和曲线段，所述直线段连接至所述馈电点，所述曲线段连接至所述底边。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

所述偶极子的侧边的曲线段向所述偶极子内凹，所述偶极子的侧边的曲线段的各段的曲率半径渐变。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述偶极子的侧边的曲线段的各段的曲率半径由远离所述底边向靠近所述底边之间变大。

9.跟据权利要求6所述的天线，其特征在于，

所述偶极子的弯折部设置在所述偶极子的底边位置，所述弯折部与所述偶极子的底边连接的部分的尺寸小于所述底边的尺寸。

10.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，

所述弯折部远离所述偶极子的边至所述偶极子的距离相等，所述金属柱在所述金属地板上的投影位于所述水平极化偶极子的底边在所述金属地板上的投影的中心位置。

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