CN213816411U - 一种宽带折合振子天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带折合振子天线，包括：多个折合振子、多个匹配电路和功分器，多个折合振子与多个匹配电路的数量相同；多个折合振子位于同一天线基板上，每个折合振子通过一个匹配电路与功分器连接；每个匹配电路上包括用于在折合振子和功分器之间进行阻抗匹配的电路；功分器包括一个合路端和多个分路端，一个合路端和多个分路端之间通过功分电路连接，每个分路端与一个匹配电路连接，合路端为宽带折合振子天线的输出端口。本实用新型实施例公开的宽带折合振子天线，提供了一种高性能的宽带天线。

Description

一种宽带折合振子天线

技术领域

本实用新型实施例涉及天线技术，尤其涉及一种宽带折合振子天线。

背景技术

天线是用于接收和发射电磁波的器件，由天线振子、馈线等部分组成。其中，天线振子具有导向和放大电磁波的作用，使天线接收或发射的电磁波信号更强。

天线振子的形式多样，目前，在通信行业中，常用半波振子作为天线振子设计天线。为了提高天线的带宽，就需要采用宽带的半波振子作为天线振子，而宽带的半波振子一般口径较大，驻波偏高，交叉极化较差，且3dB波束宽度不够收敛。因此在设计宽带天线时，若采用宽带半波振子作为天线振子，则会导致天线的尺寸较大，且天线指标可能无法达到设计需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种宽带折合振子天线，提供了一种高性能的宽带天线。

第一方面，本实用新型实施例提供一种宽带折合振子天线，包括：多个折合振子、多个匹配电路和功分器，多个折合振子与多个匹配电路的数量相同；

多个折合振子位于同一天线基板上，每个折合振子通过一个匹配电路与功分器连接；

每个匹配电路上包括用于在折合振子和功分器之间进行阻抗匹配的电路；

功分器包括一个合路端和多个分路端，一个合路端和多个分路端之间通过功分电路连接，每个分路端与一个匹配电路连接，合路端为宽带折合振子天线的输出端口。

在第一方面一种可能的实现方式中，宽带折合振子天线还包括反射板，反射板设置于天线基板下方且与天线基板平行，多个匹配电路设置于天线基板和反射板之间，反射板接地。

在第一方面一种可能的实现方式中，多个折合振子在天线基板上呈中心对称。

在第一方面一种可能的实现方式中，多个折合振子包括4个折合振子。

在第一方面一种可能的实现方式中，折合振子的工作频段为3.5GHz。

在第一方面一种可能的实现方式中，匹配电路为巴伦电路。

在第一方面一种可能的实现方式中，折合振子通过覆盖于天线基板上的金属层实现。

在第一方面一种可能的实现方式中，匹配电路包括电路基板和设置于电路基板上的电路。

在第一方面一种可能的实现方式中，设置于电路基板上的电路通过覆盖于电路基板上的金属层实现。

在第一方面一种可能的实现方式中，电路基板垂直于天线基板。

本实用新型实施例提供的宽带折合振子天线，由于采用折合振子作为天线的辐射振子，折合振子的尺寸较小，且带宽较宽，天线方向图的3dB波束宽度收敛，驻波比、极化性能良好，使得本实施例提供的宽带折合振子天线的尺寸得以减小，且实现了宽带覆盖下的良好性能，在提高了天线性能的基础上，节约了天线的成本。

附图说明

图1为半波振子的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种宽带折合振子天线的结构示意图；

图3为折合振子的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

半波振子是常用的天线振子形式，图1为半波振子的结构示意图，如图1所示，半波振子具有两个对称的等长臂作为辐射体，每个臂的长度为四分之一波长，两个臂的总长度为二分之一波长。但目前的通信天线有宽带的需求，而带宽较大的半波振子的尺寸较大，因此应用宽带的半波振子作为基本天线振子所构成的天线，天线口径一般较大，所需材料相应增加，导致天线成本提高。另外，半波振子的尺寸较大，导致整个天线的尺寸增大，不利于天线的安装和使用。最后，且半波振子的驻波偏高、交叉极化较差，3dB波束宽度不够收敛，可能导致天线整体的性能无法达到设计需求。因此传统的应用半波振子作为天线振子的天线，难以在实现宽带的前提下达到较高的性能指标。

图2为本实用新型实施例提供的一种宽带折合振子天线的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的宽带折合振子天线包括：

多个折合振子21、多个匹配电路22和功分器23，折合振子21与匹配电路22的数量相同。多个折合振子21位于同一天线基板24上，每个折合振子21通过一个匹配电路22与功分器23连接。每个匹配电路22上包括用于在折合振子21和功分器23之间进行阻抗匹配的电路25。功分器23包括一个合路端26和多个分路端27，一个合路端26和多个分路端27之间通过功分电路连接，每个分路端27与一个匹配电路连接，合路端26为宽带折合振子天线的输出端口。

在本实施例中，采用折合振子21作为天线的基本振子。折合振子是由半波振子演变而来的一种天线振子。折合振子可以看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠。折合振子的长度比二分之一工作波长稍短。折合振子两臂直径相等时，输入阻抗为300欧；直径不等时，输入阻抗值也随之改变，适当选择两臂直径，可得所要求的阻抗值。折合振子参与辐射的是组成两臂的两根导线的电流，这等效于加粗了天线振子的直径，从而展宽了天线振子的带宽。因此，当在天线中采用折合振子作为天线振子时，天线将能够以较小的尺寸实现较大的带宽。图3为折合振子的结构示意图。

在图2中，以4个折合振子21为例进行说明，每个折合振子21包括一个对应的匹配电路22。如图2所示，4个折合振子21设置于天线基板24同一侧上，4个折合振子21可以为相同结构的折合振子。4个折合振子21可以通过覆盖于天线基板24上的金属层实现，也就是在天线基板24上设置所需形状的金属图案，从而形成多个折合振子21。可选地，折合振子21例如还可以是独立于天线基板24的金属图案所构成的。可选地，天线基板24例如可以采用R04533基板，构成折合振子21的金属层可以为0.035mm的铜箔。在图2中示出的4个折合振子21分别朝向天线基板24的四个角，每个折合振子21均等效于图3所示的折合振子。

4个折合振子21可以在天线基板24上以任一种方式分布，在图2中，4个折合振子21以中心对称的方式分布在天线基板24上，这样可以使组成的宽带折合振子天线产生均匀的辐射方向图。多个折合振子还可以在天线基板上以其他方式设置，以使宽带折合振子天线满足设计所需辐射特性。

在本实施例中，各折合振子21的工作频段可以为3.5GHz，更进一步地，各折合振子21的工作频段可以为3.1GHz-4.2GHz。

4个折合振子21分别通过一个匹配电路22与功分器23连接，匹配电路22包括用于进行阻抗匹配的电路25。由于天线振子的阻抗与射频电路的阻抗一般并不匹配，为了避免影响天线的辐射性能，可以在射频电路与天线振子之间设置匹配电路。每个折合振子21和功分器23之间的匹配电路22均用于在对应的折合振子21和功分器23之间实现阻抗匹配。匹配电路22由电路基板28和设置于电路基板28上的电路25所组成。设置于电路基板28上的电路25可以通过覆盖于电路基板28上的金属层实现，也就是说，电路基板28上的电路25为设置于电路基板28上的微带线结构。可选地，电路基板28例如可以采用R04533基板，构成电路25的金属层可以为0.035mm的铜箔。

优选地，各匹配电路22可以为巴伦电路。巴伦电路是平衡-不平衡转换电路。由于天线振子属于平衡型电路，传输电磁波一般采用的同轴线属于不平衡电路，如果将平衡电路和不平衡电路直接连接将会产生共模电流，从而影响天线的辐射性能。因此在折合振子21和功分器23之间设置巴伦电路可以实现平和电路和不平衡电路之间的阻抗匹配，从而避免影响天线的辐射性能。

功分器23包括一个合路端26和4个分路端27，功分器23的分路端27的数量与匹配电路22的数量相同，也即每个折合振子21通过一个匹配电路22与一个功分器23的分路端连接。一个合路端26和多个分路端27之间通过功分电路连接，根据宽带折合振子天线所需辐射特性设计功分器23中的功分电路。例如多个折合振子21在天线基板24上呈中心对称，那么功分器23中的公分电路中合路端26与各分路端27之间的长度相同，则可以使宽带折合振子天线的辐射方向图为均匀的全向辐射。

可选地，本实施例提供的宽带折合振子天线还可以包括反射板29，反射板29设置于天线基板24下方且与天线基板24平行，多个匹配电路22设置于天线基板24和反射板29之间，反射板29接地。为了提高宽带折合振子天线的辐射性能，在天线辐射方向的反面，可以设置接地的反射板29。反射板29用于反射各折合振子21辐射的信号并将空中的电磁波发射至各折合振子21。反射板29与天线基板24上的各折合振子21耦合在一起。匹配电路22设置于天线基板24和反射板29之间，例如图2中所示的匹配电路22的电路基板28垂直于天线基板24和反射板29，同时起到支撑的作用。反射板29可以采用铝材质制成。各折合振子21可以与匹配电路22的电路基板28焊接连接在一起，电路基板28也可以与反射板29焊接连接在一起。采用焊接的方式，简单方便，快捷高效，大大节约时间，减少人工成本，生产效率得以提高。

需要说明的是，功分器23设置于反射板29下方，为了便于理解，在图2中将功分器23在反射板旁边示出，实际上功分器23设置于反射板29下方，各匹配电路22中的电路25穿过反射板29与功分器23的各分路端27连接。

本实施例提供的宽带折合振子天线，由于采用折合振子作为天线的辐射振子，折合振子的尺寸较小，且带宽较宽，天线方向图的3dB波束宽度收敛，驻波比、极化性能良好，使得本实施例提供的宽带折合振子天线的尺寸得以减小，且实现了宽带覆盖下的良好性能，在提高了天线性能的基础上，节约了天线的成本。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种宽带折合振子天线，其特征在于，包括：多个折合振子、多个匹配电路和功分器，所述多个折合振子与所述多个匹配电路的数量相同；

所述多个折合振子位于同一天线基板上，每个折合振子通过一个匹配电路与所述功分器连接；

每个匹配电路上包括用于在折合振子和功分器之间进行阻抗匹配的电路；

所述功分器包括一个合路端和多个分路端，所述一个合路端和多个分路端之间通过功分电路连接，每个分路端与一个匹配电路连接，所述合路端为所述宽带折合振子天线的输出端口。

2.根据权利要求1所述的宽带折合振子天线，其特征在于，还包括反射板，所述反射板设置于所述天线基板下方且与所述天线基板平行，所述多个匹配电路设置于所述天线基板和所述反射板之间，所述反射板接地。

3.根据权利要求1或2所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述多个折合振子在所述天线基板上呈中心对称。

4.根据权利要求3所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述多个折合振子包括4个折合振子。

5.根据权利要求1或2所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述折合振子的工作频段为3.5GHz。

6.根据权利要求1或2所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述匹配电路为巴伦电路。

7.根据权利要求1或2所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述折合振子通过覆盖于所述天线基板上的金属层实现。

8.根据权利要求1或2所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述匹配电路包括电路基板和设置于所述电路基板上的电路。

9.根据权利要求8所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述设置于所述电路基板上的电路通过覆盖于所述电路基板上的金属层实现。

10.根据权利要求8所述的宽带折合振子天线，其特征在于，所述电路基板垂直于所述天线基板。

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