CN221328140U - 移动测向系统及其测向天线 - Google Patents

Abstract

本申请属于天线技术领域，公开了一种移动测向系统和测向天线，测向天线包括天线辐射体和馈电部，天线辐射体包括呈立方体围合设置的四个Vivaldi天线，分隔槽四个Vivaldi天线均设有两个间隔设置的分隔槽，分隔槽的两槽线在远离弯折部方向呈渐近设置，Vivaldi天线对应分隔槽的两槽线会聚位置均设置有馈电部，位于同一Vivaldi天线的两个馈电部用于微带巴伦耦合馈电，且两个馈电部产生的两个耦合巴伦朝向相对。本申请的测向系统和测向天线，兼顾天线辐射性能的同时实现天线小型化。

Description

移动测向系统及其测向天线

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种移动测向系统及其测向天线。

背景技术

随着智能驾驶、无人驾驶等移动互联技术的发展，对移动测向的性能提出了更高要求。测向天线在移动测向系统中起到不可替代的作用。其中，圆极化天线作为测向天线的一种，圆极化天线能够接收各个极化方向的电磁波，能提高频谱的利用率，以有效地对抗信道多径衰落，提高系统的抗干扰能力。

然而，相关技术中，测向天线的尺寸较大，而盲目压缩天线尺寸，又会导致天线辐射性能下降。

发明内容

基于此，提供一种移动测向系统及其测向天线，以解决如何兼顾天线辐射性能的同时实现小型化的问题。

一方面，本申请提供一种测向天线，所述测向天线包括：

天线辐射体，所述天线辐射体包括四个Vivaldi天线，四个呈立方体围合设置的所述Vivaldi天线，四个所述Vivaldi天线均设有两个间隔设置的分隔槽，所述分隔槽的两槽线呈渐近设置；

馈电部，所述Vivaldi天线对应所述分隔槽的两槽线会聚位置均设置有所述馈电部，位于同一所述Vivaldi天线的两个所述馈电部用于微带巴伦耦合馈电，且两个所述馈电部产生的两个耦合巴伦朝向相对。

在其中一个实施例中，任意两个相邻的所述Vivaldi天线产生的电磁波的相位相差90°，且任意两个相对的所述Vivaldi天线产生的电磁波的相位相差180°。

在其中一个实施例中，四个所述Vivaldi天线结构相同，四个所述Vivaldi天线呈中心旋转对称设置且均包括基部和弯折部，所述弯折部与所述基部垂直连接，两个所述分隔槽设于所述基部，所述分隔槽的两槽线在远离所述弯折部方向呈渐近设置，所述弯折部连接于所述基部的对应两个所述分隔槽之间的位置。

在其中一个实施例中，所述测向天线还包括五块介质基板和四个激励端口；其中，四块所述介质基板呈矩形围合设置，并分别用于设置四个所述Vivaldi天线的基部，四个所述Vivaldi天线的弯折部均设于另一块所述介质基板，每个所述Vivaldi天线各自连接有激励端口，所述激励端口用于对相应的所述Vivaldi天线的两个所述馈电部进行微带巴伦耦合馈电。

在其中一个实施例中，还包括金属片和微带巴伦馈电线，所述金属片设于对应所述基部的所述介质基板的外表面，微带巴伦馈电线设于对应所述基部的所述介质基板的内表面。

在其中一个实施例中，所述Vivaldi天线的弯折部为所述金属片相对所述介质基板向内垂直弯折形成。

在其中一个实施例中，四个所述Vivaldi天线的激励端口的激励幅度相同，且激励相位依次为0°、90°、180°和270°。

在其中一个实施例中，任意两个相邻的所述Vivaldi天线的弯折部彼此间隔设置。

在其中一个实施例中，所述弯折部包括两条弧边，两条所述弧边朝远离所述基部的方向渐近设置。

另一方面，本申请提供一种移动测向系统，所述移动测向系统包括根据上述的测向天线。

本申请提供的移动测向系统及测向天线，测向天线包括天线辐射体和馈电部，天线辐射体包括四个Vivaldi天线，Vivaldi天线具有强方向性和辐射效能的优点。同时，将四个Vivaldi天线呈立方体围合设置，以利用四个Vivaldi天线围合形成较大的天线孔径，以维持测向天线整体较小体积的同时提升天线方向性。而且，这种结构下，测向天线具有较好的隔离度，互耦小。由于Vivaldi天线均设置有两个间隔设置的分隔槽，分隔槽的两槽线呈渐近设置，从而在Vivaldi天线对应分隔槽的两槽线会聚位置均设置有馈电部，位于同一Vivaldi天线的两个馈电部用于微带巴伦耦合馈电，且两个馈电部产生的两个耦合巴伦朝向相对，从而以差分馈电的方式向Vivaldi天线馈入电磁波信号，以改善交叉极化，实现稳定的辐射特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本申请实施例提供的测向天线的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的测向天线的侧视示意图。

图3是本申请实施例提供的测向天线的弯折部示意图。

图4是本申请实施例提供的测向天线的天线馈电巴伦示意图。

图5是本申请实施例提供的测向天线的Vivaldi天线的分隔槽的第一槽线位于椭圆轮廓示意图。

图6是本申请实施例提供的测向天线的S₁₁参数。

图7是本申请实施例提供的测向天线的轴比。

图8是本申请实施例提供的测向天线的增益。

图9是本申请实施例提供的测向天线在5.3GHz时的二维方向图；(a)XOZ面；(b)YOZ面。

图10是本申请实施例提供的测向天线在5.8GHz时的二维方向图；(a)XOZ面；(b)YOZ面。

图11是本申请实施例提供的测向天线在6.3GHz时的二维方向图；(a)XOZ面；(b)YOZ面。

附图标记说明：

10、Vivaldi天线；11、基部；12、弯折部；12a、弧边；13、分隔槽；13a、第一槽线；13b、第二槽线；20、馈电部；20a、微带巴伦馈电线；30、介质基板；40、激励端口。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的实施方式中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

参阅图1至图3所示，本申请一实施方式提供的一种测向天线，可以设置在移动测向系统中。该测向天线包括天线辐射体，天线辐射体包括四个Vivaldi天线10，分别为天线1、天线2、天线3和天线4。该四个Vivaldi天线10呈立方体围合设置，如此便可以利用四个Vivaldi天线10围合形成较大的天线孔径，以维持测向天线整体较小体积的同时提升天线方向性。这种结构下，测向天线具有较好的隔离度，互耦小。四个Vivaldi天线10均设有两个间隔设置的分隔槽13，分隔槽13的两槽线呈渐近设置。测向天线还包括馈电部20。具体地，Vivaldi天线10对应分隔槽13的两槽线会聚位置均设置有馈电部20，位于同一Vivaldi天线10的两个馈电部20用于微带巴伦耦合馈电，且两个馈电部20产生的两个耦合巴伦朝向相对。从而以差分馈电的方式向Vivaldi天线馈入电磁波信号，以改善交叉极化，实现稳定的辐射特性。

在一些实施方式中，该四个Vivaldi天线10结构相同。具体地，结合图2和图3所示，四个Vivaldi天线10均包括基部11和弯折部12，弯折部12与基部11垂直连接。基部11对应弯折部12连接位置的两侧均形成有分隔槽13，换言之，弯折部12连接于基部11的对应两个分隔槽13之间的位置。该实施方式中，分隔槽13的两槽线在远离弯折部12方向呈渐近设置，为了便于说明，将分隔槽13的两槽线的汇聚端称为“尖端”，即，弯折部12的远离基部11的一端形成尖端。该实施方式中，四个Vivaldi天线10呈中心旋转对称设置，以使得四个基部11彼此相邻接，且四个弯折部12的尖端向内会聚。由于弯折部12与基部11垂直连接，且四个弯折部12的尖端向内会聚，从而缩小了Vivaldi天线10在垂直方向上的空间，以利于测向天线小型化。因此，采取本申请的测向天线兼顾了天线尺寸和辐射性能，继而在保持较好辐射性能的同时，实现天线尺寸的小型化。

在一些实施方式中，任意两个相邻的Vivaldi天线10产生的电磁波的相位相差90°，且任意两个相对的Vivaldi天线10产生的电磁波的相位相差180°。由此，四个Vivaldi天线10产生的电磁波的相位依次为0°、90°、180°和270°，从而实现全方位辐射电磁波信号。这里需要说明的是，相对的两个Vivaldi天线10振幅完全相同，而相位相差180°。

结合图1和图2所示，测向天线还包括五块介质基板30和四个激励端口40。其中，四块介质基板30呈矩形围合设置，并分别用于设置四个Vivaldi天线10的基部11，四个Vivaldi天线10的弯折部12均设于另一块介质基板30。每个Vivaldi天线10各自连接有激励端口40，激励端口40用于对相应的Vivaldi天线10的两个馈电部20进行微带巴伦耦合馈电。

需要说明的是，四个Vivaldi天线10的激励端口40的激励幅度相同，且激励相位依次为0°、90°、180°和270°，继而使得四个Vivaldi天线10产生的电磁波的相位依次为0°、90°、180°和270°，从而实现全方位辐射电磁波信号。

在一些实施方式中，结合图3和图4所示，测向天线还包括金属片和微带巴伦馈电线20a。金属片设于对应基部11的介质基板30的外表面，以进行辐射信号。微带巴伦馈电线20a设于对应基部11的介质基板30的内表面，利用该微带巴伦馈电线20a可以向相应的Vivaldi天线10的馈电部20进行馈电。微带巴伦馈电线20a可以采取蚀刻的方式形成于介质基板30。可理解地，基于四个Vivaldi天线10围成立方体，因此每个Vivaldi天线10对应有微带巴伦馈电线20a，以分别满足各自馈电的。

在一些实施方式中，Vivaldi天线10的弯折部12为金属片相对介质基板30向内垂直弯折形成，从而使得天线辐射体的整体结构稳定，且制作简单。

如图3所示，四个Vivaldi天线10的基部11依次垂直连接，且任意两个相邻的Vivaldi天线10的弯折部12彼此呈旋转90°设置。通过这种结构设置，四个Vivaldi天线10整体呈中心对称，且相邻的Vivaldi天线10彼此正交设置，从而使得它们在工作时产生的电磁波相位相差90°，以在各方位上获得良好的辐射性能。

需要说明的是，任意两个相邻的Vivaldi天线10的弯折部12彼此间隔设置，以增强Vivaldi天线10之间的隔离度，降低耦合。

在一些实施方式中，继续结合图3所示，弯折部12包括两条弧边12a，两条弧边12a朝远离基部11的方向渐近设置。这种结构设置下，不仅可以充分提高弯折部12的表面积，以增强辐射性能，同时，也可以避免弯折部12之间相互接触，以提高隔离度，降低互耦。

结合图5所示，每个Vivaldi天线10的分隔槽13包含一对渐近槽线，一对渐近槽线分别为长度和线形不同的第一槽线13a和第二槽线13b。具体地，如图5所示，图5中画出的椭圆形中，短轴为2a，长轴为2b。该实施方式中，靠近弯折部12的第一槽线13a为椭圆形的长轴2b侧的轮廓(即椭圆形曲率半径较大的部分轮廓)，距离弯折部12较远的第二槽线13b为弧形，以使得设有该形状的分隔槽13的Vivaldi天线10获得更佳辐射性能。需要说明的是，第二槽线13b可以为标准的圆弧形，第二槽线13b也可以为半径渐变的弧形。

需要说明的是，结合图1和图3所示，四个Vivaldi天线10围成一个类似正方体的形状。其中，相对设置的Vivaldi天线10的辐射方向相同，以构成一组天线。如此，四个Vivaldi天线10可以形成两组天线，且这两组天线由于辐射方向正交。从而在给这两组天线分别馈电同幅且相差90°的电流时，两组天线辐射出的信号相差90°，以实现圆极化，从而能够接收各个极化方向的电磁波。

在一些实施方式中，弯折部12距离基部11的底边沿(基部11远离弯折部12一端的边缘，即，Vivaldi天线10的底部)的距离H为10mm至15mm，以降低测向天线的高度，从而实现小型化。弯折部12距离基部11的底边沿的距离H具体可以为10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。

如图6所示，图6是本申请实施例提供的天线的S₁₁参数。测向天线在5.3GHz-6.3GHz内S₁₁小于-10dB，天线阻抗带宽约为17％。如图7所示，图7是本申请实施例提供的天线的轴比。测向天线在5.3GHz-6.3GHz内轴比小于3dB，天线轴比带宽为17％。结合图8所示，图8是本申请实施例提供的天线的增益。频带内的交叉极化稳定在40dB附近。结合图9至图11所示，图9是本申请实施例提供的天线在5.3GHz时的二维方向图；图10是本申请实施例提供的天线在5.8GHz时的二维方向图；图11是本申请实施例提供的天线在6.3GHz时的二维方向图。本申请的测向天线获得了良好的圆极化。

在一些实施方式中，根据本申请实施方式提供的测向天线，其整体尺寸可以做到0.37λ₀×0.37λ₀×0.25λ₀。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种测向天线，其特征在于，所述测向天线包括：

天线辐射体，所述天线辐射体包括四个Vivaldi天线，四个呈立方体围合设置的所述Vivaldi天线，四个所述Vivaldi天线均设有两个间隔设置的分隔槽，所述分隔槽的两槽线呈渐近设置；

馈电部，所述Vivaldi天线对应所述分隔槽的两槽线会聚位置均设置有所述馈电部，位于同一所述Vivaldi天线的两个所述馈电部用于微带巴伦耦合馈电，且两个所述馈电部产生的两个耦合巴伦朝向相对。

2.根据权利要求1所述的测向天线，其特征在于，任意两个相邻的所述Vivaldi天线产生的电磁波的相位相差90°，且任意两个相对的所述Vivaldi天线产生的电磁波的相位相差180°。

3.根据权利要求1或2所述的测向天线，其特征在于，四个所述Vivaldi天线结构相同，四个所述Vivaldi天线呈中心旋转对称设置且均包括基部和弯折部，所述弯折部与所述基部垂直连接，两个所述分隔槽设于所述基部，所述分隔槽的两槽线在远离所述弯折部方向呈渐近设置，所述弯折部连接于所述基部的对应两个所述分隔槽之间的位置。

4.根据权利要求3所述的测向天线，其特征在于，所述测向天线还包括五块介质基板和四个激励端口；其中，四块所述介质基板呈矩形围合设置，并分别用于设置四个所述Vivaldi天线的基部，四个所述Vivaldi天线的弯折部均设于另一块所述介质基板，每个所述Vivaldi天线各自连接有激励端口，所述激励端口用于对相应的所述Vivaldi天线的两个所述馈电部进行微带巴伦耦合馈电。

5.根据权利要求4所述的测向天线，其特征在于，还包括金属片和微带巴伦馈电线，所述金属片设于对应所述基部的所述介质基板的外表面，微带巴伦馈电线设于对应所述基部的所述介质基板的内表面。

6.根据权利要求5所述的测向天线，其特征在于，所述Vivaldi天线的弯折部为所述金属片相对所述介质基板向内垂直弯折形成。

7.根据权利要求4所述的测向天线，其特征在于，四个所述Vivaldi天线的激励端口的激励幅度相同，且激励相位依次为0°、90°、180°和270°。

8.根据权利要求3所述的测向天线，其特征在于，任意两个相邻的所述Vivaldi天线的弯折部彼此间隔设置。

9.根据权利要求8所述的测向天线，其特征在于，所述弯折部包括两条弧边，两条所述弧边朝远离所述基部的方向渐近设置。

10.一种移动测向系统，其特征在于，所述移动测向系统包括根据权利要求1～9任意一项所述的测向天线。