共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法

2023-10-12 00:13:59

共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法
【專利摘要】一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法。天線陣包括：中心有孔的圓形介質板；功分饋電網絡，功分饋電網絡設在所述圓形介質板的一個表面上，包括1對n偏心等幅同相功分網絡和n個饋電微帶線；公共圓環金屬地，設在圓形介質板的另一個表面上，並且，與同心圓形通孔同心；和，圓弧形印刷偶極子陣列，設在所述圓形介質板的另一個表面上，由按一圓環均勻分布的n個圓弧形印刷偶極子構成，圓弧形印刷偶極子中部與公共圓環金屬地連接，在圓弧形印刷偶極子上設有縫隙。本發明通過在各個圓弧形印刷偶極子的外邊緣上設有凹槽，使圓弧形印刷偶極子的外邊緣呈現凹凸紋邊狀，改善天線輻射方向圖的不圓度。
【專利說明】共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法，屬於移動通信基站等設施裝備的天線。

【背景技術】
[0002]隨著移動通信技術的發展，要求基站天線、局域中轉基站天線等不僅要求垂直極化，而且要求水平極化，不僅要求高頻段(1710MHz-2700MHz)為水平垂直雙極化，而且要求低頻段(698MHz-960MHz )為水平垂直雙極化，為了順利實現水平極化和垂直極化的一體化設計，要求低頻段水平極化天線不圓度要好、同時中心有穿孔。現有的水平極化天線技術不能滿足這一要求。本發明主要是克服這一困難設計的低頻段水平極化天線陣列，其不圓度好、易於與垂直極化集成、易於加工。


【發明內容】

[0003]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題。為此，本發明的一個目的在於提出一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣及其調整方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
本發明所述的一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，包括:
圓形介質板，所述圓形介質板中有一同心圓形通孔；
功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡和η個饋電微帶線，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡的主分支起始端為外接接口，所述外接接口偏離同心圓形通孔，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線連接，η為3、4、5或6 ；
公共圓環金屬地，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地與所述同心圓形通孔同心，所述公共圓環金屬地與所述I對η偏心等幅同相功分網絡的主分支起始端連接；和，
圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔同心，所述圓弧形印刷偶極子的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地連接，在圓弧形印刷偶極子上設有縫隙且所述縫隙位於圓弧形印刷偶極子軸對稱線上；
所述I對η偏心等幅同相功分網絡與所述公共圓環金屬地相對設置，所述η個饋電微帶線與η個圓弧形印刷偶極子一對一相對設置。
[0005]本發明所述的一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的調整方法，是先根據共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構製備出共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，然後對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子進行修正，
所述共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構包括: 圓形介質板，所述圓形介質板中有一同心圓形通孔；
功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡和η個饋電微帶線，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡的主分支起始端為外接接口，所述外接接口偏離同心圓形通孔，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線連接，η等於3、4、5或6 ；
公共圓環金屬地，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地與所述同心圓形通孔同心，所述公共圓環金屬地與所述I對η偏心等幅同相功分網絡的主分支起始端連接；和，
圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔同心，所述圓弧形印刷偶極子的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地連接，在圓弧形印刷偶極子上設有縫隙且所述縫隙位於圓弧形印刷偶極子軸對稱線上；
所述I對η偏心等幅同相功分網絡與所述公共圓環金屬地相對設置，所述η個饋電微帶線與η個圓弧形印刷偶極子一對一相對設置；
所述對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子進行修正的方法是:
通過在各個圓弧形印刷偶極子的外邊緣上設有凹槽，使圓弧形印刷偶極子的外邊緣呈現凹凸紋邊狀，改善天線輻射方向圖的不圓度，縮小天線陣的直徑，增加天線陣的工作帶寬。
[0006]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
本發明在圓形介質板中開設一同心圓形通孔，從而能夠使得垂直極化天線能夠穿過該孔，易於實現與垂直極化天線一體化集成設計；為了體現該優點，本發明以圖3為例，給出了一種水平極化天線和垂直極化天線一體化結構示意圖，該結構中垂直天線為非對稱雙錐結構天線，所述非對稱雙錐結構天線由大錐臺6-1、小錐臺6-2和饋電線6-3組成,大錐臺由饋電線內芯穿過本發明即共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣5中圓形介質板中心通孔與小錐臺連接，實現了水平極化和垂直極化天線的一體化設計。
[0007]本發明通過把多個圓弧形印刷偶極子與公共圓環金屬地連接，從而保證了每個圓弧形印刷偶極子的反射地完全對稱，有利於改善天線陣方向圖的不圓度，其不圓度小於2dB(在698MHz-960MHz頻段內)，同時公共圓環金屬地有利於提高天線的增益，可以達到0.5dB以上。
[0008]本發明通過把多個圓弧形印刷偶極子外邊沿設計成凹凸紋邊形狀，有利於改善天線輻射方向圖的不圓度，不圓度改善達到0.5dB左右，同時在一定程度上縮小天線陣的直徑，可以縮小5%左右，並增加天線陣的工作帶寬，其在693MHz到968MHz內，駐波均小於
1.5。
[0009]本發明的全向天線陣完全採用印刷電路工藝即可實現，無需外加輔助電路和結構，因此加工便利,一致性好,成品率高。
[0010]環形介質凸緣的優點在於天線的輻射方向圖不易受到天線罩的影響。
[0011]綜上，本發明具有不圓度好、增益高、結構緊湊、易於加工和易於與垂直極化天線一體化集成設計的優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本發明的上述優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的俯視結構圖；
圖2是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的仰視結構圖；
圖3是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣和非對稱雙錐垂直極化寬帶全向天線的集成結構側視圖；
圖4是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣對應的駐波特性曲線圖；
圖5是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣對應的仰角O度時698MHz的不圓度曲線圖；
圖6是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣對應的仰角O度時800MHz的不圓度曲線圖；
圖7是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣對應的仰角O度時900MHz的不圓度曲線圖；
圖8是根據本發明實施例的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣對應的仰角60度時960MHz的不圓度曲線圖；

【具體實施方式】
[0013]實施例1
一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，包括:
圓形介質板I，所述圓形介質板I中有一同心圓形通孔1-1 ；
功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板I的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡2-1和η個饋電微帶線2_2，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1的主分支起始端為外接接口 2-3，所述外接接口 2-3偏離同心圓形通孔1-1，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線2-2連接，η 為 3、4、5 或 6 ;
公共圓環金屬地3，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板I的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地3與所述同心圓形通孔1-1同心，所述公共圓環金屬地3與所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1的主分支起始端連接；和，
圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板I的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子4-1構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔1-1同心，所述圓弧形印刷偶極子4-1的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地3連接，在圓弧形印刷偶極子4-1上設有縫隙4-2且所述縫隙4-2位於圓弧形印刷偶極子4-1軸對稱線上；
所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1與所述公共圓環金屬地3相對設置，所述η個饋電微帶線2-2與η個圓弧形印刷偶極子4-1 一對一相對設置。
[0014]本實施例還採用如下技術措施，對其進行進一步優化:
在各個圓弧形印刷偶極子4-1的外邊緣上設有凹槽並使圓弧形印刷偶極子4-1的外邊緣呈現凹凸紋邊狀4-3。
[0015]所述圓形介質板I的外邊向外延伸形成向內包容圓弧形印刷偶極子陣列的環形介質凸緣4-4。
[0016]實施例2
一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的調整方法，先根據共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構製備出共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，然後對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子4-1進行修正，
所述共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構包括:
圓形介質板I，所述圓形介質板I中有一同心圓形通孔1-1 ；
功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板I的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡2-1和η個饋電微帶線2_2，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1的主分支起始端為外接接口 2-3，所述外接接口 2-3偏離同心圓形通孔1-1，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線2-2連接，η等於3、4、5或6 ；
公共圓環金屬地3，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板I的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地3與所述同心圓形通孔1-1同心，所述公共圓環金屬地3與所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1的主分支起始端連接；和，
圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板I的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子4-1構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔1-1同心，所述圓弧形印刷偶極子4-1的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地3連接，在圓弧形印刷偶極子4-1上設有縫隙4-2且所述縫隙4-2位於圓弧形印刷偶極子4-1軸對稱線上；
所述I對η偏心等幅同相功分網絡2-1與所述公共圓環金屬地3相對設置，所述η個饋電微帶線2-2與η個圓弧形印刷偶極子4-1 一對一相對設置；
所述對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子4-1進行修正的方法是:
通過在各個圓弧形印刷偶極子4-1的外邊緣上設有凹槽，使圓弧形印刷偶極子4-1的外邊緣呈現凹凸紋邊狀4-3，改善天線輻射方向圖的不圓度，縮小天線陣的直徑，增加天線陣的工作帶寬。
[0017]下面結合實施咧及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0018]如圖1所示，一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，所述共地紋邊水平極化寬帶全向天線包括:圓形介質板1，所述圓形介質板I中心有一同心圓形通孔1-1 ;功分饋電網絡，所述功分饋電網絡位於所述圓形介質板I的下方，所述功分饋電網絡包括I對3偏心等幅同相功分網絡2-1和饋電微帶線2-2，所述I對3偏心等幅同相功分網絡由每個分支末端連接饋電微帶線2-2，主分支為外接接口 2-3 ;公共圓環金屬地3，所述公共圓環金屬地位於所述圓形介質板I上方靠近所述同心圓形通孔1-1 一側，所述I對3偏心等幅同相功分網絡2-1位於所述公共圓環金屬地3和所述圓形介質板I下方；圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列位於所述圓形介質板I的上方，由3個圓弧形印刷偶極子4-1組成，每個所述圓弧形印刷偶極子4-1與所述公共圓環金屬地3連接，所述每個圓弧形印刷偶極子4-1中心具有縫隙4-2，所述圓弧形每個印刷偶極子4-1外邊沿為凹凸紋邊狀4-3，所述每個饋電微帶線2-2與所述圓弧形每個印刷偶極子4-1對應，位於所述圓弧形印刷偶極子4-1和所述圓形介質板I下方。
[0019]圓形介質板I厚度為1.524mm的高頻板雅龍介質板ArlonAD255C,相對介電常數為
2.55，損耗角正切為0.0014，外圍直徑為265mm，同心圓形通孔的孔徑為10mm。
[0020]功分饋電網絡包括1:3等幅同相功分器2-1和三個饋電微帶線2-2，功分器2_1主分支2-3為標準50歐姆輸出接口，功分饋電網絡由覆銅層形成，厚度35um。
[0021]圓弧形印刷偶極子陣列由三個圓弧形印刷偶極子4-1組成，每個圓弧形印刷印刷偶極子4-1外半徑為128mm，內半徑為93mm，縫隙4-2深度為57mm，張角為94度，縫隙4-2寬度為3mm,每個圓環形印刷偶極子4-1外邊沿有6個槽口，構成紋邊,槽口深度為5mm,寬度張角為2度，圓環形印刷偶極子為覆銅層，厚度為35微米。三個圓環形印刷偶極子4-1通過向圓形介質板I中心延伸，和公共圓環金屬地3連接,構成一個整體。公共圓環金屬地3外徑為77mm，內徑為33mm，為厚度35微米的覆銅層構成。
[0022]本實施例對應駐波1.5的頻段為693MHz-968MHz，如圖4所示，頻帶內所有頻點增益大於1.5dB，不圓度均小於1.8dB，如圖5、圖6、圖7和圖8所示。
[0023]上述實施例為本發明的一個典型實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，其特徵在於，包括: 圓形介質板(I)，所述圓形介質板(I)中有一同心圓形通孔(1-1)； 功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板(I)的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)和η個饋電微帶線(2-2)，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)的主分支起始端為外接接口(2-3)，所述外接接口(2-3)偏離同心圓形通孔(1-1 )，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線(2-2)連接，η 為 3、4、5 或 6 ; 公共圓環金屬地(3)，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板(I)的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地(3)與所述同心圓形通孔(1-1)同心，所述公共圓環金屬地(3)與所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)的主分支起始端連接；和， 圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板(I)的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子(4-1)構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔(1-1)同心，所述圓弧形印刷偶極子(4-1)的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地(3)連接，在圓弧形印刷偶極子(4-1)上設有縫隙(4-2)且所述縫隙(4-2)位於圓弧形印刷偶極子(4-1)軸對稱線上； 所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)與所述公共圓環金屬地(3)相對設置，所述η個饋電微帶線(2-2)與η個圓弧形印刷偶極子(4-1) 一對一相對設置。
2.根據權利要求1所述的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，其特徵在於，在各個圓弧形印刷偶極子(4-1)的外邊緣上設有凹槽並使圓弧形印刷偶極子(4-1)的外邊緣呈現凹凸紋邊狀(4-3)。
3.根據權利要求1或2所述的共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，其特徵在於，所述圓形介質板(I)的外邊向外延伸形成向內包容圓弧形印刷偶極子陣列的環形介質凸緣(4-4)。
4.一種共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的調整方法，其特徵在於，先根據共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構製備出共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣，然後對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子(4-1)進行修正， 所述共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣的基本結構包括: 圓形介質板(I)，所述圓形介質板(I)中有一同心圓形通孔(1-1)； 功分饋電網絡，所述功分饋電網絡設在所述圓形介質板(I)的一個表面上，所述功分饋電網絡包括I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)和η個饋電微帶線(2_2)，並且，所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)的主分支起始端為外接接口(2-3)，所述外接接口(2-3)偏離同心圓形通孔(1-1)，I對η偏心等幅同相功分網絡的各分支末端分別與η個饋電微帶線(2-2)連接，η等於3、4、5或6 ； 公共圓環金屬地(3)，所述公共圓環金屬地設在所述圓形介質板(I)的另一個表面上，並且，所述公共圓環金屬地(3)與所述同心圓形通孔(1-1)同心，所述公共圓環金屬地(3)與所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)的主分支起始端連接；和， 圓弧形印刷偶極子陣列，所述圓弧形偶極子陣列設在所述圓形介質板(I)的另一個表面上，所述圓弧形印刷偶極子陣列由按一圓環均勻分布的η個圓弧形印刷偶極子(4-1)構成且所述圓環的圓心與所述同心圓形通孔(1-1)同心，所述圓弧形印刷偶極子(4-1)的中部通過金屬微帶線與公共圓環金屬地(3)連接，在圓弧形印刷偶極子(4-1)上設有縫隙(4-2)且所述縫隙(4-2)位於圓弧形印刷偶極子(4-1)軸對稱線上； 所述I對η偏心等幅同相功分網絡(2-1)與所述公共圓環金屬地(3)相對設置，所述η個饋電微帶線(2-2)與η個圓弧形印刷偶極子(4-1) 一對一相對設置； 所述對共地紋邊水平極化寬帶全向天線陣中的圓弧形印刷偶極子(4-1)進行修正的方法是: 通過在各個圓弧形印刷偶極子(4-1)的外邊緣上設有凹槽，使圓弧形印刷偶極子(4-1)的外邊緣呈現凹凸紋邊狀(4-3)，改善天線輻射方向圖的不圓度，縮小天線陣的直徑，增加天線陣的工作帶寬。
【文檔編號】H01Q21/00GK104319475SQ201410630764
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】曹振新, 蔣雲泉 申請人:蘇州市天燁機械工程有限公司