CN102122763A - 并联馈电的全向阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种并联馈电的全向阵列天线，包括微波介质基片，所述微波介质基片上用PCB工艺印刷有若干个作为辐射单元的偶极子以及并联馈电网络，若干个偶极子排成两列线性阵列；两列线性阵列之间设有金属反射板，所述金属反射板与所述微波介质基片垂直安装；所述微波介质基片的上、下两端向中心处分别开有相互不连通的上槽和下槽；所述金属反射板的下半部分开有槽；与馈电电缆连接的总馈电端口设置在下槽的顶端，通过一分为二的功分器分为两路，每路再通过并联馈电网络分成多路为偶极子馈电。本发明用两列天线阵列中间加反射板的方式构成全向天线，克服了一列天线构成全向天线不易解决并联馈电网络遮挡的问题，使得全向天线易于实现并联馈电。

Description

并联馈电的全向阵列天线

技术领域

本发明涉及一种应用于无线通信领域的印刷天线，具体涉及一种并联馈电的全向阵列天线。

背景技术

在无线通信系统中，系统架构主要解决的是为众多固定的基站提供通信链路。为了给位于中央的固定基站和众多的子站点提供通信，中央基站一般采用全向天线。因此全向天线具有广泛的应用价值。无线通信速率的增加不可避免的需要占用更宽的频谱和使用更高的中心频率。这给全向天线的设计提出了新的挑战。实际应用的全向天线为满足通信系统对增益的要求，多采用天线阵列的形式。阵列天线的馈电系统可以是并联结构、串联结构、串联并联混合结构。对于相对带宽在10％以上的宽带全向阵列天线，串联馈电结构是不合适的，因为当天线工作在非中心频率时，串联的谐振单元将不能保持同相位。串联的单元越多，最先馈电的和最后馈电的单元当系统工作在频带边缘时相位差越大。带来的问题是最大辐射方向随天线工作频率变化，单元串联得越多，工作带宽越宽，问题就越严重。一般来讲串联馈电只适合于增益要求不太高，相对带宽在10％以内的全向阵列天线。并联馈电可以很好解决这一问题，使天线同时具备宽带和高增益两大优点。但是并联馈电方式并不容易设计全向天线。国际上这类全向天线的发展并不顺利，增益，带宽，全向性不能同时做好。要想获得宽带、高增益的全向天线只有制作难度、复杂度和成本都很高的共形阵列这种方法，并且这种方法随着天线工作频率的提高，制作难度还将增大。因此研究一种能工作在较高频率，宽带，高增益，方向性图稳定，全向性良好的全向天线是非常有意义的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种既能很好地满足宽带、高增益、较高的工作频率、稳定的方向性图、良好的全向性要求，同时又能降低制作难度，降低成本，便于批量生产的并联馈电的全向阵列天线。

技术方案：本发明所述的并联馈电的全向阵列天线，采用平面印刷电路技术，阵列采用并联馈电方法，适合于带宽高增益全向天线应用要求的场合，具体包括微波介质基片，所述微波介质基片上用PCB工艺印刷有若干个作为辐射单元的偶极子以及并联馈电网络，若干个偶极子排成两列线性阵列；两列线性阵列之间设有金属反射板，所述金属反射板与所述微波介质基片垂直安装，对称分布于介质基片的两面；所述微波介质基片的上、下两端向中心处分别开有相互不连通的上槽和下槽，上槽用于嵌入金属反射板，下槽供馈电电缆穿行；所述金属反射板的下半部分开有槽，供嵌入微波介质基片和馈电电缆穿行；与馈电电缆连接的总馈电端口设置在下槽的顶端，通过一分为二的功分器分为两路，每路再通过并联馈电网络分成多路为偶极子馈电。通过调整金属反射板的大小及线性阵列与其之间的距离，可获得全向辐射特性，

为了获得更大的工作带宽，偶极子和并联馈电网络用PCB工艺双面印刷在所述微波介质基片的两个面上，两个面上的偶极子的振子臂通过金属化通孔连成一体。

为了减轻金属反射板的重量和方便加工，所述金属反射板可以用表面覆有铜箔的介质板替换，同样起反射作用。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明用两列天线阵列中间加反射板的方式构成全向天线，克服了一列天线构成全向天线不易解决并联馈电网络遮挡的问题，使得全向天线具有较好的全向性，易于实现并联馈电。

2、现有的大多数全向天线相比，本发明采用全并联馈电方式为天线的每个辐射单元馈电，克服了串联馈电和串并联混合馈电全向天线的缺点，具有较宽的工作带宽、较好的全向辐射方向图、较高增益和稳定的波束。

3、使用薄的双面敷铜微波介质基片，使馈电网络占据的空间较小，可以实现单元数更多、增益更高的全向阵列天线，且天线的工作频率也可以被设计得更高。

附图说明

图1为本发明微波介质基片上的天线阵列和并联馈电网络，其中(a)为天线正面图形；(b)为天线背面图形；

图2为起反射板作用的表面覆有铜箔的介质板，其中(a)为正面；(b)为背面；

图3为本发明实施例并联馈电的全向阵列天线结构示意图；

图4为本发明实施例并联馈电的全向阵列天线输入端口S11测试结果；

图5为本发明实施例并联馈电的全向阵列天线H面方向图测试结果；

图6为本发明实施例并联馈电的全向阵列天线E面方向图测试结果。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

一种并联馈电的全向阵列天线，包括微波介质基片1，所述微波介质基片1上用PCB工艺印刷有若干个作为辐射单元的偶极子2以及并联馈电网络，偶极子2和并联馈电网络双面印刷在所述微波介质基片1的两个面上，两个面上的偶极子的振子臂201、202通过金属化通孔203连成一体；若干个偶极子2排成两列线性阵列4、5；两列线性阵列4、5之间设有金属反射板10，所述金属反射板10与所述微波介质基片1垂直安装，对称分布于介质基片1的两面；所述微波介质基片1的上、下两端向中心处分别开有相互不连通的上槽81和下槽82，上槽81用于嵌入金属反射板10，下槽82供馈电电缆穿行；所述金属反射板10的下半部分开有槽9，供嵌入微波介质基片1和馈电电缆穿行；与馈电电缆连接的总馈电端口301设置在下槽82的顶端，通过一分为二的功分器6分为两路，每路再通过并联馈电网络3分成多路为偶极子2馈电；所述金属反射板10使用表面覆有铜箔11的介质板替换。

本实施例中双面敷铜微波介质基片1为厚度为0.254mm、介电常数为2.2的罗杰斯低损介质基板，上面印刷着双层偶极子阵列和并联馈电网络。用同轴线对微带端口301进行馈电，微带线经过四分之一波长变换器后与平行双线匹配并将功率平分两路，平行双线组成并联馈电网络3，再进过两次功分后与双层偶极子2输入阻抗匹配。同轴线为了和微带线连接，将接头的包层正中切开一段展平，去除介质后直接焊到微带端口。为了和另一块板子交叉和插入同轴线，介质基板的中轴线处开了上下两个槽81、82。金属反射板10在电性能方面主要起反射的作用，可以用双面覆铜的介质板代替，本实施例即采用双面覆铜的介质板代替金属反射板，反射板10厚度采用1.5mm双面覆铜介质板，一方面为的是提供足够高的机械强度，支撑起微波介质基片1，另一方面是为了将同轴线完全嵌入反射板10中，避免同轴线对双面敷铜微波介质基片1的馈线形成干扰。通过调节反射面的宽度和长度，可以增强或减弱反射面垂直方向的辐射强度，在两块板子正交形成的四个方向上形成接近相等的增益，使天线在H面上形成全向的方向性图。为了嵌入同轴线，反射板10中轴线下部也开了一个槽9。为了减小对双面敷铜微波介质基片1馈电处的影响，反射板10下部的槽在该处更宽一些。同轴线嵌入到反射板10的槽里，并与反射板上的铜箔焊接在一起，使天线具有较高的机械强度。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (3)

1.一种并联馈电的全向阵列天线，包括微波介质基片(1)，所述微波介质基片(1)上印刷有若干个作为辐射单元的偶极子(2)以及并联馈电网络，其特征在于：若干个偶极子(2)排成两列线性阵列(4、5)；两列线性阵列(4、5)之间设有金属反射板(10)，所述金属反射板(10)与所述微波介质基片(1)垂直安装，对称分布于介质基片(1)的两面；所述微波介质基片(1)的上、下两端向中心处分别开有相互不连通的上槽(81)和下槽(82)，上槽(81)用于嵌入金属反射板(10)，下槽(82)供馈电电缆穿行；所述金属反射板(10)的下半部分开有槽(9)，供嵌入微波介质基片(1)和馈电电缆穿行；与馈电电缆连接的总馈电端(301)设置在下槽(82)的顶端，通过一分为二的功分器(6)分为两路，每路再通过并联馈电网络(3)分成多路为偶极子(2)馈电。

2.根据权利要求1所述的并联馈电的全向阵列天线，其特征在于：偶极子(2)和并联馈电网络用PCB  艺双面印刷在所述微波介质基片(1)的两个面上，两个面上的偶极子的振子臂(201、202)通过金属化通孔(203)连成一体。

3.根据权利要求1所述的并联馈电的全向阵列天线，其特征在于：所述金属反射板(10)用表面覆有铜箔(11)的介质板代替。

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