CN217114793U - 一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，由上锥柱体、下锥柱体、馈电电缆组件、金属套筒、天线罩、盖帽等组成；该天线由上锥柱体和下锥柱体组成了天线的主辐射部分，使得天线具有良好的阻抗匹配；通过上下锥柱体的对称结构，使得天线增益最大值指向水平方向；通过由下锥柱体穿出的馈电电缆组件的芯线部分对上锥柱体进行馈电，使得上锥柱体和下锥柱体组成一对辐射体，从而形成稳定增益和波束的锥筒形全向天线；通过金属套筒和馈电电缆组件的组合形成扼流结构，避免由于电流不平衡而导致方向图畸变的问题，使得天线具有稳定波束和增益；该天线的俯仰面波束指向会上翘一定角度，特别适合地面天线用于对空中目标的发射或接收。
Description
技术领域
本发明涉及一种全向天线，尤其涉及一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其主要用于卫星通讯，无人机信号等的用途。
背景技术
全向天线具有水平面360°的波束覆盖，在垂直面上具有一定的波束宽度，通常其最大辐射方向指向水平方向；全向天线一般具有增益不稳定，波束宽度窄的缺点，在实际应用中，若需要使用增益稳定且具有一定波束宽度的天线，则需要多个不同频段的全向天线分别配备安装，具有使用不方便且多个不同频段的天线之间会相互干扰的缺点，因此如何稳定增益和拓宽波束宽度就成了一大难题。
本实用新型提出一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，利用圆柱-圆锥结构增加谐振点，改善阻抗，通过变换圆柱-圆锥结构的尺寸，使得增益稳定，通过金属套管与馈电电缆组件形成扼流结构，增加波束宽度，使天线在使用的频带内获得很好的电性能以及辐射性能。在实际应用时，一个性能良好，增益稳定且波束够宽的天线能使天线数量大大减少，而且还能够合理高效地解决电磁兼容的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：包括上锥柱体、下锥柱体、馈电棒、天线罩、盖帽、金属套管、射频连接器等组成；上锥柱体和下锥柱体通过馈电棒连接组成一对辐射体进行辐射，馈电棒的一端通过下锥柱体和上锥柱体连接形成有效馈电，另一端与射频连接器连接进行射频的输入输出，天线罩起支撑作用，盖帽使天线处于封闭环境可以防雨，且天线罩和盖帽均为透波材料制成，天线辐射的电磁波可穿过其侧壁而向外辐射；
进一步地，锥体采用圆锥-圆柱变换结构，圆柱圆锥均中空，形成稳定增益和波束的辐射特性。
附图说明
图1为本实用新型的稳定增益和波束的锥筒形全向天线的结构示意图；
图2为本实用新型的稳定增益和波束的锥筒形全向天线的电压驻波比曲线；
图3为本实用新型的稳定增益和波束的锥筒形全向天线的增益曲线；
图4为本实用新型的稳定增益和波束的锥筒形全向天线2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz方位面方向图和俯仰面方向图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例说明：设计要求2.4GHz偶极子天线，工作频段2.4GHz-2.5GHz，电压驻波比小于2，增益1-2dB(增益稳定度≤±0.5dB)，水平全向(不圆度≤1dB)，俯仰面3dB波束宽度≥50°、频段内波束宽度变化≤5°。
2.4GHz偶极子天线包括7个部分，由下到上依次为射频连接器1、金属套管2、馈电棒 3、天线罩4、下锥柱体5、上锥柱体6、盖帽7。上锥柱体6采用圆柱-圆锥变换结构，圆柱结构高度为18mm，外直径为17mm，壁厚1.5mm，圆锥结构高度为7mm，圆锥下锥面外直径为17mm，上锥面外直径为4mm，壁厚1.5mm。上下锥柱体间距为1mm，上锥柱体与下锥柱体为对称结构，各项参数一致。馈电棒直径为3mm，高度为106mm，馈电棒3穿过下锥柱体5与上锥柱体6相连。射频接头型号为N-50J，穿过金属套管与馈电棒另一端连接。天线罩4为环氧圆管结构，外直径为20mm壁厚为2mm，高度为125mm。盖帽7为环氧圆盖结构，外直径为23mm，壁厚为3mm，高度19mm。
请参阅图1，本申请是一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其结构如图所示。
请参阅图2，本申请的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线在2.4GHz-2.5GHz的直角坐标电压驻波比曲线，通过锥体与柱体两部分结构参数的优化设计，电压驻波比值小于1.4。
请参阅图3，本申请的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线在2.4GHz-2.5GHz的直角坐标增益曲线图，通过更改锥体与柱体尺寸，使得增益值在1.2-1.4dBi，稳定度可达±0.1dB。
请参阅图4，本申请是一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线的2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz方向图，通过上下锥柱体对称结构和扼流结构与振子部分间距参数调整，使得方位面满足水平全向且不圆度≤1dBi；该天线的俯仰面方向图具有束波上翘的特点，上仰角大约为20°，俯仰面3dB波束宽度>54°，且工作频段内波束宽度在56.2°～54.5°范围，波束宽度稳定度≤2°。
Claims (6)
1.一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征为：包括射频连接器(1)、金属套管(2)、馈电棒(3)、天线罩(4)、下锥柱体(5)、上锥柱体(6)、盖帽(7)；其中上锥柱体(6)位于天线罩(4)的内部，下锥柱体(5)位于上锥柱体(6)的下方，也位于天线罩(4)的内部，上锥柱体(6)采用圆柱-圆锥变换结构，与穿过下锥柱体(5)的馈电棒(3)连接，使得上锥柱体(6)与下锥柱体(5)组成一对辐射体进行辐射，并通过馈电棒(3)实现天线的有效馈电；馈电棒(3)的底部通过下锥柱体(5)在经过金属套管(2)与射频连接器(1)连接，且射频连接器(1)位于金属套管(2)底部，作为天线的输出口；天线罩(4)为环氧圆管，其下部插入金属套管(2)内侧，上部与上锥柱体(6)的上部齐平；盖帽(7)为环氧圆盖，盖于天线罩(4)上方，与天线罩(4)将下锥柱体(5)、上锥柱体(6)、馈电棒(3)罩于罩内，从而形成了完整的天线结构。
2.根据权利要求1所述的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征是：上锥柱体(6)采用圆柱-圆锥变换结构使得阻抗匹配。
3.根据权利要求1所述的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征是：上下锥柱体的对称结构实现增益最大值指向水平方向。
4.根据权利要求1所述的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征是：馈电棒(3)穿过下锥柱体(5)与上锥柱体(6)相连形成馈电结构，使得上锥柱体(6)与下锥柱体(5)组成一对辐射体进行辐射。
5.根据权利要求1所述的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征是：馈电棒(3)与射频连接器(1)组成的电缆组件，其一头为馈电棒(3)一端，馈电棒(3)从下锥柱体(5)的下方穿过下锥柱体(5)，与上锥柱体(6)相连，实现馈电，另一头为射频连接器(1)，在下锥柱体(5)下方经过金属套管形成天线的输出，通过金属套筒和馈电电缆组件的组合形成扼流结构，避免由于电流不平衡而导致方向图变形，具有稳定波束和增益的作用。
6.根据权利要求1所述的一种稳定增益和波束的锥筒形全向天线，其特征是：天线罩(4)为环氧圆管结构，其位于天线的最外侧；盖帽(7)为环氧圆盖结构，其位于天线的最上端；天线罩(4)与盖帽(7)用于保护天线辐射体，可起到固定和防水作用；天线罩(4)与盖帽(7)为透波结构，天线辐射的电磁波可穿过其侧壁而向外辐射，对天线增益和方向图影响甚微。
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2021
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