CN219779197U - 一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线。本申请在PCB基板的相对两面平行印刷全向天线结构，全向天线结构包括：对称设置于PCB基板两面的规格一致的主馈线、T型功分器、天线振子和辐射均衡器，天线振子连接于T型功分器的端部，T型功分器连接至相应的主馈线，PCB基板任一面的辐射均衡器与主馈线呈中心对称，T型功分器的端部分别延伸向位于PCB基板对侧的主馈线和辐射均衡器中与PCB基板长度方向一致的走线并与之垂直，天线振子平行于主馈线和辐射均衡器中与PCB基板长度方向一致的走线，且相对于PCB基板长度方向一致的走线均衡的分布于主馈线和辐射均衡器两侧。本申请能够优化信号的全向辐射特征、带宽特性和增益波动。

Description

一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线

技术领域

本实用新型涉及天线设计领域，尤其涉及一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线。

背景技术

目前，在一些无线通信系统基站或信道特性测试仪等应用场合，对阵列全向天线的方向图圆度和增益都有较高的要求。

随着工作频率的提高，越来越多的这类天线采用PCB电路印刷工艺。PCB印制的天线偶极子解决了传统对称振子制作复杂，不易与馈电网络集成等问题。当前，困扰PCB全向天线工程师的主要问题如下：

馈电方式：串联馈电方式空间占用较少，阻抗带宽较宽，但容易引入天线振子间的相位差，造成天线主波束方向随频率变化而变化；并联馈电方式天线振子间相位信息平衡，主波束方向稳定，但传输线占地过大，不仅不利于天线小型化，同时造成线损过高，伪辐射过大，影响方向图。全向平面辐射不圆度：该指标直接决定了一款全向天线的全向性能，不圆度越低，天线的全向性越高；在实际设计中，馈电方式、天线结构、天线罩电气性能等都会直接、间接影响此指标。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线。

本实用新型提供一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，包括：设置于天线外罩内的PCB基板，所述PCB基板相对两面平行印刷全向天线结构，所述全向天线结构包括：

镜像对称设置于所述PCB基板两面的规格一致的弯折的主馈线，

镜像对称设置于所述PCB基板两面的规格一致的T型功分器，所述T型功分器连接至相应的所述主馈线，

镜像对称设置于所述PCB基板两面的规格一致的天线振子，所述天线振子连接于所述T型功分器的端部，

镜像对称设置于所述PCB基板两面的弯折的规格一致的辐射均衡器，所述辐射均衡器；

所述T型功分器的端部分别延伸向位于PCB基板对侧的所述主馈线和所述辐射均衡器中与PCB基板长度方向一致的走线并与之垂直，所述天线振子平行于所述主馈线和所述辐射均衡器中与PCB基板长度方向一致的走线，且相对于PCB基板长度方向一致的走线均衡的分布于所述主馈线和所述辐射均衡器两侧。

更进一步地，所述PCB基板上设置宽带巴伦，所述宽带巴伦连接两面的所述主馈线，所述宽带巴伦连接设置于所述PCB基板上的射频连接端子，所述射频连接端子连接射频同轴线缆。

更进一步地，所述宽带巴伦的上层金属微带做了一次宽度斜线渐变，下层金属微带做了两次宽度斜线渐变。

更进一步地，所述天线外罩采用介质均匀的聚丙烯材料构成的圆柱壳体，所述天线外罩的末端设置用于连接的螺纹结构。

更进一步地，每个所述主馈线包括：三段与所述PCB基板长度方向一致的间隔设置的主馈走线一、主馈走线三和主馈走线五，和三段倾斜的主馈走线二、主馈走线四和主馈走线六；所述主馈走线一设置于PCB基板中部且通过所述主馈走线二连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述主馈走线三，所述主馈走线三通过所述主馈走线四连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述主馈走线五，所述主馈走线五通过所述主馈走线六连接于所述T型功分器。

更进一步地，所述所述辐射均衡器的结构与所述主馈走线二、所述主馈走线三所述主馈走线四、所述主馈走线五和所述主馈走线六形成的结构关于所述主馈线与所述T型功分器的连接点呈中心对称。

更进一步地，所述辐射均衡器包括：两段与所述PCB基板长度方向一致的间隔设置的走线二和走线四，和三段倾斜的走线一、走线三和走线五；所述走线一连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述走线二，所述走线二通过所述走线三连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述走线四，所述走线四连接所述走线五。

更进一步地，所述T型功分器包括功分器走线一和功分器走线二，所述功分器走线一与所述PCB基板的宽度方向一致，且所述功分器走线一的中点处连接于所述主馈线，所述功分器走线一的两端分别连接与所述PCB基板的长度方向一致的功分器走线二，所述功分器走线二的端部分别延伸向位于PCB基板对侧的所述主馈线和所述辐射均衡器中与PCB基板长度方向一致的走线并与之垂直，所述功分器走线二的端部分别连接所述天线振子。

更进一步地，所述天线振子沿所述PCB基板的长度方向的中轴排列，且间距相等。

本实用新型实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

所述主馈线采用平行双线进行信号传输，并通过两所述T型功分器将能量平均分配给八个形成四组偶极振子的所述天线振子；每个所述天线振子等宽且等长，且每组偶极振子全长满足中心频率的1/2波长，偶极振子输入阻抗一致；由于采用了混合馈电结构，因此相邻偶极振子间空间间距相等，仅存在部分传输线相位差，稳定了天线主波束指向，提高了方向图带宽；所述主馈线和所述辐射均衡器呈中心对称，使各偶极振子输入阻抗一致且兼顾全向性。在5-6GHz的通信频带内，在1GHz的阻抗带宽内电压驻波比控制在2以内，相对带宽超过18％，实现了宽带特性。在全向辐射平面上，在5.15-5.85GHz频带内，天线方向图不圆度控制在1.5dB内，实现了较好的全向辐射特性。在5.15-5.85GHz频带内，天线最大辐射方向增益平坦度控制在2dB以内，实现了宽带范围内较小的增益波动。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的全向天线的示意图；

图3为本实用新型的电压驻波比仿真图；

图4为本实用新型的全向平面辐射不圆度仿真图；

图5为本实用新型的增益平坦度仿真图。

图中标号及含义如下：

1、PCB基板，2、射频连接端子，3、天线外罩，4、射频同轴线缆，5、宽带巴伦，6、主馈线，7、T型功分器，8、天线振子，9、辐射均衡器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型提供一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，本实用新型在PCB基板1相对两面平行印刷全向天线结构，所述全向天线结构包括：对称设置于PCB基板1两面的主馈线6、T型功分器7、天线振子8和辐射均衡器9，所述PCB基板1任一面的所述天线振子8连接于该面的所述T型功分器7的端部，所述PCB基板1任一面的所述T型功分器连接至该面的所述主馈线6，所述PCB基板1任一面的所述辐射均衡器与该面的所述主馈线6呈中心对称。

具体实施过程中，结合参阅图1和图2所示，一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线中，所述PCB基板1设置于天线外罩3内，所述天线外罩3采用介质均匀的聚丙烯材料构成的圆柱壳体，所述天线外罩3的末端设置用于连接的螺纹结构，所述螺纹结构可与通信设备终端进行螺纹紧固。

参阅图2所示，所述PCB基板1两面镜像对称设置有规格一致的弯折的主馈线6。具体实施过程中，每个所述主馈线6包括：三段与所述PCB基板1长度方向一致的间隔设置的主馈走线一、主馈走线三和主馈走线五，和三段倾斜的主馈走线二、主馈走线四和主馈走线六。所述主馈走线一与PCB基板长度方向的中轴重合，且通过与PCB基板长度方向的中轴呈45°的所述主馈走线二连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述主馈走线三，所述主馈走线三通过与PCB基板长度方向的中轴呈45°的所述主馈走线四连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述主馈走线五，所述主馈走线五通过与PCB基板长度方向的中轴呈45°的所述主馈走线六连接于所述T型功分器7。所述主馈走线六连接所述T型功分器7的一端终结于所述PCB基板长度方向的中轴上。所述主馈走线一、主馈走线二、主馈走线三、主馈走线四、主馈走线五和主馈走线六等宽。

所述PCB基板1两面镜像对称设置有弯折的规格一致的辐射均衡器9，每个所述辐射均衡器9与同一面的所述主馈线6中所述主馈走线二、所述主馈走线三所述主馈走线四、所述主馈走线五和所述主馈走线六形成的结构关于所述主馈线6与所述T型功分器7的连接点呈中心对称。具体的，所述辐射均衡器9包括：两段与所述PCB基板1长度方向一致的间隔设置的走线二和走线四，和三段倾斜的走线一、走线三和走线五；所述走线一连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述走线二，所述走线二通过所述走线三连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述走线四，所述走线四连接所述走线五。所述走线一、走线二、走线三、走线四和走线五等宽，且与所述主馈线6的宽度一致。

所述PCB基板1两面镜像对称设置有规格一致的T型功分器7，每个所述T型功分器7包括：功分器走线一和功分器走线二，所述功分器走线一与所述PCB基板的宽度方向一致，且所述功分器走线一的中点处连接于所述主馈线6，所述功分器走线一的两端分别连接与所述PCB基板的长度方向一致的功分器走线二，其中一所述功分器走线二设置于所述PCB基板1的侧边缘与所述走线二之间，另一所述功分器走线二设置于所述PCB基板1的另一侧边缘与所述主馈走线五之间，所述功分器走线二的端部分别延伸向所述主馈线6和所述辐射均衡器9中与PCB基板长度方向一致的且位于PCB基板对侧的走线并与之垂直，所述功分器走线二的端部分别连接所述天线振子8。

所述PCB基板1的两面镜像对称设置有规格一致的天线振子8，所述天线振子8连接于所述T型功分器7的端部，所述天线振子8平行于所述主馈线6和所述辐射均衡器9中与PCB基板长度方向一致的走线，且相对于PCB基板长度方向一致的走线均衡的分布于所述主馈线6和所述辐射均衡器9两侧。每个所述天线振子8的长度和宽度一致，所述天线振子8沿所述PCB基板的长度方向的中轴排列，且间距相等。

所述PCB基板1上设置宽带巴伦5，所述宽带巴伦5连接两面的所述主馈线6，所述宽带巴伦5的上层金属微带做了一次宽度斜线渐变，下层金属微带做了两次宽度斜线渐变，简单易于加工，在获得巴伦特性的同时也满足宽带匹配需求。所述宽带巴伦5连接设置于所述PCB基板1上的射频连接端子2，所述射频连接端子2通过SMA接口连接射频同轴线缆4。

所述主馈线6采用平行双线进行信号传输，并通过两所述T型功分器7将能量平均分配给八个形成四组偶极振子的所述天线振子8；每个所述天线振子8等宽且等长，且每组偶极振子全长满足中心频率的1/2波长；由于采用了混合馈电结构，因此相邻偶极振子间空间间距相等，仅存在部分传输线相位差，稳定了天线主波束指向，提高了方向图带宽；为了使各偶极振子输入阻抗一致且兼顾全向性，所述主馈线6和所述辐射均衡器9呈中心对称。图3为本实用新型的电压驻波比仿真图，如图3所示，在5-6GHz的通信频带内，在1GHz的阻抗带宽内电压驻波比控制在2以内，相对带宽超过18％，实现了宽带特性。图4为本实用新型的全向平面辐射不圆度仿真图，如图4所示，在全向辐射平面上，在5.15-5.85GHz频带内，天线方向图不圆度控制在1.5dB内，实现了较好的全向辐射特性。图5为本实用新型的增益平坦度仿真图，如图5所示，在5.15-5.85GHz频带内，天线最大辐射方向增益平坦度控制在2dB以内，实现了宽带范围内较小的增益波动。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，包括：设置于天线外罩(3)内的PCB基板(1)，所述PCB基板(1)相对两面平行印刷全向天线结构，所述全向天线结构包括：

镜像对称设置于所述PCB基板(1)两面的规格一致的弯折的主馈线(6)，

镜像对称设置于所述PCB基板(1)两面的规格一致的T型功分器(7)，所述T型功分器(7)连接至相应的所述主馈线(6)，

镜像对称设置于所述PCB基板(1)两面的规格一致的天线振子(8)，所述天线振子(8)连接于所述T型功分器(7)的端部，

镜像对称设置于所述PCB基板(1)两面的弯折的规格一致的辐射均衡器(9)；

所述T型功分器(7)的端部分别延伸向位于PCB基板对侧的所述主馈线(6)和所述辐射均衡器(9)中与PCB基板长度方向一致的走线并与之垂直，所述天线振子(8)平行于所述主馈线(6)和所述辐射均衡器(9)中与PCB基板长度方向一致的走线，且相对于PCB基板长度方向一致的走线均衡的分布于所述主馈线(6)和所述辐射均衡器(9)两侧。

2.根据权利要求1所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述PCB基板(1)上设置宽带巴伦(5)，所述宽带巴伦(5)连接两面的所述主馈线(6)，所述宽带巴伦(5)连接设置于所述PCB基板(1)上的射频连接端子(2)，所述射频连接端子(2)连接射频同轴线缆(4)。

3.根据权利要求2所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述宽带巴伦(5)的上层金属微带做了一次宽度斜线渐变，下层金属微带做了两次宽度斜线渐变。

4.根据权利要求1所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述天线外罩(3)采用介质均匀的聚丙烯材料构成的圆柱壳体，所述天线外罩(3)的末端设置用于连接的螺纹结构。

5.根据权利要求1所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，每个所述主馈线(6)包括：三段与所述PCB基板(1)长度方向一致的间隔设置的主馈走线一、主馈走线三和主馈走线五，和三段倾斜的主馈走线二、主馈走线四和主馈走线六；所述主馈走线一设置于PCB基板中部且通过所述主馈走线二连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述主馈走线三，所述主馈走线三通过所述主馈走线四连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述主馈走线五，所述主馈走线五通过所述主馈走线六连接于所述T型功分器(7)。

6.根据权利要求5所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述辐射均衡器(9)的结构与所述主馈走线二、所述主馈走线三所述主馈走线四、所述主馈走线五和所述主馈走线六形成的结构关于所述主馈线(6)与所述T型功分器(7)的连接点呈中心对称。

7.根据权利要求6所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述辐射均衡器(9)包括：两段与所述PCB基板(1)长度方向一致的间隔设置的走线二和走线四，和三段倾斜的走线一、走线三和走线五；所述走线一连接至靠近PCB基板一侧边缘的所述走线二，所述走线二通过所述走线三连接至靠近PCB基板另一侧边缘的所述走线四，所述走线四连接所述走线五。

8.根据权利要求1所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述T型功分器(7)包括功分器走线一和功分器走线二，所述功分器走线一与所述PCB基板的宽度方向一致，且所述功分器走线一的中点处连接于所述主馈线(6)，所述功分器走线一的两端分别连接与所述PCB基板的长度方向一致的功分器走线二，所述功分器走线二的端部分别延伸向位于PCB基板对侧的所述主馈线(6)和所述辐射均衡器(9)中与PCB基板长度方向一致的走线并与之垂直，所述功分器走线二的端部分别连接所述天线振子(8)。

9.根据权利要求1所述的基于混合均衡馈电的双面印刷全向天线，其特征在于，所述天线振子(8)沿所述PCB基板的长度方向的中轴排列，且间距相等。