CN219267890U - 一种便携式高增益天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式高增益天线，包括依次连接的阵列单元、天线反射板和合路器印制板：阵列单元包括若干个便携式高增益振子；若干个便携式高增益振子在天线反射板上呈12元阵列排布，每个便携式高增益振子的馈电点均贯穿天线反射板与合路器印制板连接；便携式高增益振子采用印刷巴伦偶极子振子。合路器印制板为印刷巴伦偶极子振子便携式高增益振子提供馈电，通过多个印刷巴伦偶极子振子天线直接焊接在馈电用的合路器印制板上的形式组成12元天线阵列，用来实现天线的主要辐射功能，有效解决了现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低等问题。

Description

一种便携式高增益天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种便携式高增益天线。

背景技术

天线是无线通信系统中发射和接收电磁波的重要单元，是通信系统中必不可少的器件。它的性能的优劣直接影响整个无线通信系统的性能指标。因此具有高性能、低损耗、小型化、结构简单、易便携的天线具有更为广阔的发展空间。在侦测领域，由于信号强度的不稳定性、信号频率及方向的不确定性，通常需要使用工作频率较宽、增益较高、波束宽度覆盖较广的天线。通常情况下，要想满足上述要求，需要设计多元阵列天线实现高增益。阵列天线可以通过选择和优化阵列单元的数目、排列方式及馈电网络来达到单个天线难以提供的优良辐射特性,但整体结构较沉重，不宜携带，不利于户外工作的展开。因此，在保证增益的前提下，制造便携式的高增益天线一直是研究热点。

传统的偶极子天线、八木天线等天线体积较大，组阵后整体较重，而印刷天线除有对称振子的性能外，还具有平面结构，体积小，重量轻，便于集成化，易于载体共形和组阵等特点，被广泛应用于各种无线通信系统中。但也存在频带窄，增益低，带内增益不稳定等缺点。

实用新型内容

针对背景技术中所提出的问题，本实用新型目的在于提供一种便携式高增益天线，通过采用巴伦馈电并具有引向枝节的便携式高增益天线振子来展宽天线带宽，便携式高增益振子焊接在等幅同相的合路器印制板上呈12元阵列排布，提供单个天线难以提供的优良辐射特性，达到减小体积、减轻重量，易于载体共形和组阵的目的。解决现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种便携式高增益天线，包括依次连接的阵列单元、天线反射板和合路器印制板：

所述阵列单元包括若干个便携式高增益振子；

若干个所述便携式高增益振子在天线反射板上呈12元阵列排布，每个所述便携式高增益振子的馈电点均贯穿天线反射板与合路器印制板连接；

所述便携式高增益振子采用印刷巴伦偶极子振子。

本实用新型通过设置阵列单元、天线反射板和合路器印制板，便携式高增益振子通过采用印刷巴伦偶极子振子形式，合路器为印刷巴伦偶极子振子便携式高增益振子提供馈电，通过多个印刷巴伦偶极子振子天线直接焊接在馈电用的合路器印制板上的形式组成12元天线阵列，用来实现天线的主要辐射功能，在完成天线振子设计后，根据阵列合成理论，优化天线单元间距、组阵方式和功分器网络形态，仿真获得最终的天线阵列电性能指标。与传统金属振子组成的天线相比具有重量轻、体积小、成本低、便于集成与组成阵列等优点，与普通印刷偶极子振子组成的天线相比则具有宽频带等优点，有效解决了现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低等问题。

进一步的，所述便携式高增益振子包括便携式高增益振子金属辐射层、便携式高增益振子介质基板和巴伦馈线；

所述便携式高增益振子金属辐射层和巴伦馈线均印刷在便携式高增益振子介质基板上；

所述便携式高增益振子金属辐射层包括依次连接的振子辐射臂和引向枝节；

所述巴伦馈线包括两段可调节线宽和线长的传输线。

进一步的，所述合路器印制板包括依次连接的金属地层、介质基层和微带功分层；

所述微带功分层包括级联的多个二合一合路器和多个三合一合路器。

进一步的，所述便携式高增益振子金属辐射层与所述合路器金属地层焊接。

进一步的，所述合路器印制板为十二合一合路器，所述十二合一合路器的12个输入端口与便携式高增益振子的馈电点连接。

进一步的，所述十二合一合路器为等幅同相合路器。

进一步的，还包括天线罩、天线背腔和安装抱箍；

所述天线罩与阵列单元设置在天线反射板的同一侧；

所述天线背腔与合路器印制板设置在天线反射板的同一侧；

所述安装抱箍与天线背腔固定连接；

所述天线罩与天线背腔均与天线反射板密封连接形成一包裹容纳阵列单元、天线反射板和合路器印制板的密封腔；

所述天线背腔侧面设置有射频连接器及透气阀。

进一步的，所述天线罩与天线背腔与天线反射板连接面均设置有橡胶防水垫。

进一步的，所述天线罩采用玻璃钢材料，所述天线反射板和天线背腔均采用铝合金材料，所述安装抱箍采用不锈钢材料。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型通过多个便携式高增益振子贯穿天线反射板与等幅同相的十二合一合路器印制板连接的形式组成12元天线阵列，用来实现天线的主要辐射功能，提供单个天线振子难以实现的优良辐射特性，便携式高增益振子采用巴伦馈电并具有引向枝节来展宽带宽。在完成便携式高增益振子设计后，根据阵列合成理论，优化天线组阵间距、组阵方式和合路器网络形态，仿真获得最终的天线阵列电性能指标，得到具有高增益、宽频带、损耗低、H面宽波束、便于携带的一种便携式高增益天线。

与传统金属振子组成的天线相比具有重量轻、体积小、成本低、便于集成与组成阵列等优点，与普通印刷偶极子振子组成的天线相比则具有宽频带等优点，有效解决了现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低等问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中的工作原理框图；

图2为本实用新型实施例中的整体结构图；

图3为本实用新型实施例中的便携式高增益振子结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的天线驻波比仿真与实测对比图；

图5为本实用新型实施例中的天线增益仿真与实测对比图；

图6为本实用新型实施例中的天线水平面方向图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、天线罩；2、阵列单元；3、天线反射板；4、合路器印制板；5、天线背腔；6、安装抱箍；7、射频连接器；8、便携式高增益振子金属辐射层；9、便携式高增益振子介质基板；10、便携式高增益振子巴伦馈线；11、透气阀；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1提供一种便携式高增益天线，图1为本实用新型实施例1提供的工作原理框图，如图1所示，一种便携式高增益天线由阵列单元根据阵列合成理论，确定最优组阵方式和组阵间距，贯穿天线反射板与合路器印制板连接合成所需射频信号输出来实现。

图2为本实用新型实施例1提供的一种便携式高增益天线的结构示意图，如图2所示，一种便携式高增益天线，包括天线罩1、阵列单元2、天线反射板3、合路器印制板4、天线背腔5、安装抱箍6、射频连接器7和透气阀11。

其中天线罩1为半封闭结构，保护天线系统免受外部环境的影响，具有良好的电磁波穿透特性，能经受外部恶劣环境的作用，增长天线寿命并提高天线的可靠性。

阵列单元2包括若干个便携式高增益振子，每个便携式高增益振子的馈电点均贯穿天线反射板3与合路器印制板4连接，在天线反射板3上呈12元阵列排布，提供单个天线振子难以实现的优良辐射特性；

合路器印制板4选用厚度0.787mm，介电常数2.2的TLY-5材质制作，为等幅同相的十二合一合路器，包括依次连接的金属地层、介质基层和微带功分层；

其中合路器印制板微带功分层包括级联的多个二合一合路器和多个三合一合路器。

天线罩1与天线背腔5通过螺钉与天线反射板3密封连接形成一包裹容纳阵列单元2、天线反射板3和合路器印制板4的密封腔，其中天线罩1与阵列单元2固定在天线反射板3的第一侧面，合路器印制板4和天线背腔5固定在天线反射板3的第二侧面，第一侧面和第二侧面相对。天线罩1与天线背腔5与天线反射板3连接面均设置有橡胶防水垫，橡胶防水垫使天线整体为密闭结构，具有防水能力，能够适应户外环境，承受高潮湿、重盐雾、强风等恶劣气候条件的影响。

天线反射板3和天线背腔5均采用电性能好、比重轻、防腐性能好的铝合金材料。

天线背腔5外部装有安装抱箍6，便于天线的安装与架设。安装抱箍6选用高强度的不锈钢材料，确保天线安装的可靠性；

天线背腔5底部安装有射频连接器7，方便天线接线，并且令射频连接器7使用时不易进水，射频连接器7为不锈钢材质的N-KFB3G射频连接器7，防腐性能好；

天线背腔5上底部同时设置有透气阀11，有效保证天线内部无积水。

图3为本实用新型实施例中的便携式高增益振子结构示意图，便携式高增益振子采用印刷巴伦偶极子形式的振子，如图3所示便携式高增益振子包括便携式高增益振子金属辐射层8、便携式高增益振子介质基板9和巴伦馈线10；

便携式高增益振子金属辐射层8和巴伦馈线10分别印刷在在厚度为1.2mm，介电常数为4.4，板材结构强度高的FR4材质的便携式高增益振子介质基板9相对的两个侧面上；

便携式高增益振子金属辐射层8的厚度为0.035mm，包含振子臂和引向枝节两部分结构，引向枝节可以增加天线谐振点，从而展宽便携式高增益振子带宽，提升高频段天线振子增益，振子臂末端加有一小段开路枝节，用以调节天线阻抗匹配，减小振子尺寸；

巴伦馈线10包括两段可调节线宽和线长的传输线，巴伦馈线10用于耦合馈电作用，通过对两段传输线线宽和线长的调节可以调整偶极子的输入阻抗，获得较宽的驻波带宽。

便携式高增益振子金属辐射层8与合路器印制板4合路器金属地层焊接，起到固定振子作用，方便组成12元天线阵列；

巴伦馈线10与合路器印制板4微带功分层的输入端口连接，省去了合路器4与阵列单元2的连接线缆，减少线缆损耗从而提升天线性能，并便于便携式高增益振子的安装。

与传统印刷偶极子相比，所述的便携式高增益振子在一定程度上缩小了振子尺寸，展宽振子带宽，并提升高频段天线振子增益，较大程度上改善了天线振子性能。

本实施例通过采用印刷巴伦偶极子振子形式的阵列单元2实现了展宽天线带宽，提升高频段天线增益缩小尺寸的目的，在完成天线振子设计后，多个便携式高增益天线振子根据阵列合成理论，确定最优组阵方式和间距，直接焊接在等幅同相的十二合一合路器印制板4上的形式组成12元天线阵列，用来实现天线的主要辐射功能。与传统金属振子组成的天线相比具有重量轻、体积小、成本低、便于集成与组成阵列等优点，与普通印刷偶极子振子组成的天线相比则具有宽频带等优点，有效解决了现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低等问题。

如图4为本实用新型实施例中的天线驻波比仿真与实测对比图，图5为本实用新型实施例中的天线增益仿真与实测对比图，图6为本实用新型实施例中的天线水平面方向图，由图4-6所示，可以得到本实施例实现的具体性能为：

频率范围：960MHz～1500MHz；

驻波比：≤2；

增益：≥14dBi(Typ)；

波束宽度：水平面波束宽度：≥110°；

整体尺寸：长1556mm×宽132mm×高139.5mm。

具体来说，本实施例可对超短波系统中960MHz～1500MHz通信信号进行接收，具有高增益、宽频带、损耗低、H面宽波束、便于携带等优点。除此之外本实施例还具有重量轻、体积小、生产成本低等优点，有效解决了现有的天线设备沉重、不宜携带及普通印刷偶极子天线频带窄、增益低等问题。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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)

1.一种便携式高增益天线，其特征在于，包括依次连接的阵列单元(2)、天线反射板(3)和合路器印制板(4)：

所述阵列单元(2)包括若干个便携式高增益振子；

若干个所述便携式高增益振子在天线反射板(3)上呈12元阵列排布，每个所述便携式高增益振子的馈电点均贯穿天线反射板(3)与合路器印制板(4)连接；

所述便携式高增益振子采用印刷巴伦偶极子振子。

2.根据权利要求1所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述便携式高增益振子包括便携式高增益振子金属辐射层(8)、便携式高增益振子介质基板(9)和巴伦馈线(10)；

所述便携式高增益振子金属辐射层(8)和巴伦馈线(10)均印刷在便携式高增益振子介质基板(9)上；

所述便携式高增益振子金属辐射层(8)包括振子辐射臂和引向枝节；

所述巴伦馈线(10)包括两段可调节线宽和线长的传输线。

3.根据权利要求2所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述合路器印制板(4)包括依次连接的金属地层、介质基层和微带功分层。

4.根据权利要求3所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述微带功分层包括依次级联的多个二合一合路器和多个三合一合路器。

5.根据权利要求4所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述便携式高增益振子金属辐射层(8)与所述合路器金属地层焊接。

6.根据权利要求1所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述合路器印制板(4)为十二合一合路器，所述十二合一合路器的12个输入端口与便携式高增益振子的馈电点连接。

7.根据权利要求6所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述十二合一合路器为等幅同相合路器。

8.根据权利要求1所述的便携式高增益天线，其特征在于，还包括天线罩(1)、天线背腔(5)和安装抱箍(6)；

所述天线罩(1)与阵列单元(2)设置在天线反射板(3)的同一侧；

所述天线背腔(5)与合路器印制板(4)设置在天线反射板(3)的同一侧；

所述安装抱箍(6)与天线背腔(5)固定连接；

所述天线罩(1)与天线背腔(5)均与天线反射板(3)密封连接形成一包裹容纳阵列单元(2)、天线反射板(3)和合路器印制板(4)的密封腔；

所述天线背腔(5)侧面设置有射频连接器(7)及透气阀(11)。

9.根据权利要求8所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述天线罩(1)与天线背腔(5)与天线反射板(3)连接面均设置有橡胶防水垫。

10.根据权利要求8所述的便携式高增益天线，其特征在于，所述天线罩(1)采用玻璃钢材料，所述天线反射板(3)和天线背腔(5)均采用铝合金材料，所述安装抱箍(6)采用不锈钢材料。

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