[发明专利]高增益全向圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种高增益全向圆极化天线。

背景技术

天线作为无线通信发射和接收设备中的一个前端部件，在整个无线通信系统中占有非常重要的地位。一个结构合理，性能优良的天线可以很大程度上降低对整个通信系统的要求，从而达到既能节约成本，又能提高整个系统性能的目的。

在当今的无线通信中，全向天线发挥着重要的作用，水平全向天线指的是能够在水平面内均匀辐射的天线，它广泛地应用于点对多点通信、广播、数字电视、移动通信等各个领域。随着天线技术地不断发展，人们对天线性能的要求也越来越高。在现代无线通信系统中，以往单纯的线极化天线已经很难满足人们的需求，而圆极化天线的应用却越来越广泛。圆极化天线的优越性主要体现在：圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线收到；圆极化天线具有旋向正交性；圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时会产生旋向逆转。

正是由于圆极化天线具有以上特点，再加上高增益全向辐射特性，高增益全向圆极化天线被广泛应用在移动通信、广播、电视等各个方面：在移动通信系统中采用全向圆极化天线，不仅能够抑制雨雾干扰和抗多径反射，而且对高速运动甚至剧烈摆动或滚动的物体可以在任何运动状态下都能够接收到无线电信号；在广播电视系统中采用全向圆极化天线，能够有效扩大信号覆盖范围，并能在一定程度上克服重影重音等等。然而高增益和全向性对天线来说是一个矛盾的要求，所以研究高增益的全向圆极化天线，有着重要的现实意义。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种高增益全向圆极化天线。本发明采用的技术手段如下：

一种高增益全向圆极化天线，其特征在于单元天线包括：主辐射套筒偶极子单元和寄生辐射倾斜微带条单元；所述主辐射套筒偶极子单元由上振子臂和下振子臂通过固定螺栓连接而成，所述寄生辐射倾斜微带条单元设置在主辐射套筒偶极子单元的外围圆周上，所述寄生辐射倾斜微带条单元由2*N个寄生倾斜微带条组成，其中N为大于等于1的整数。

所述组成主辐射套筒偶极子单元的上振子臂和下振子臂为两个长度趋近四分之一λ₀的套筒，其中λ₀为中心频率对应的波长，所述上振子臂和下振子臂通过固定螺栓连接后组成半波长主辐射套筒偶极子单元天线。

所述寄生倾斜微带条距主辐射套筒偶极子单元轴线0.202λ₀位置处，且轴线成45°角放置；另外，所述寄生倾斜微带条的长度为0.425λ₀，其中λ₀为中心频率对应的波长。

所述单元天线通过中空的铜管固定连接成天线阵，所述天线阵由2ⁿ个单元天线组成，其中n为大于等于1的整数。

天线的馈电由主馈线电缆沿各主辐射套筒偶极子单元的轴线贯穿整个天线；主馈线电缆通过剥离了馈线电缆外导体而露出来的内导体向外传递能量；再通过连接单元天线的中空铜管使能量耦合到铜管两端单元天线的中心处，利用天线阵进行水平面全向辐射；所述剥离馈线电缆外导体的位置位于天线阵中的两个单元天线的中间。

天线阵中的两个单元天线的间距为0.8λ₀。

所述固定螺栓为聚四氟乙烯塑料固定螺栓。

本发明同现有技术相比其优点是显而易见的，具体如下：

1、该天线结构采用串联馈电的套筒偶极子级联的形式，通过多个振子级联组阵以提高增益，克服了天线全向性辐射增益较低的缺点。本发明仅给出了两个套筒偶极子组阵实例，也可以按照本发明的拓扑结构类似的串联更多的偶极子进一步提高增益；同时，各偶极子之间的距离可以通过中空的铜管进行调节，在保证增益的前提下，获得较好的波瓣宽度。

2、该天线结构采用加载微带条寄生单元的办法获得圆极化辐射，改变寄生单元的尺寸可以获得较好的圆极化纯度。同时，通过加载更多的寄生单元也可以改善天线的水平全向圆极化辐射的不圆度。

3、该天线是一款全向棒状圆极化天线，方向图比较理想，圆极化纯度高，能覆盖整个空间，大大提高了通信质量，改善了通信环境。

4、本发明提出的天线设计灵活、装配简单、结构牢固，可根据不同的频率应用需求，优化相应的天线尺寸，利于实际生产和推广。

附图说明

图1为本发明所述天线的结构示意图；

图2为本发明所述天线的单元天线结构示意图；

图3为本发明所述天线的套筒偶极子级联结构示意图。

图中：1、主馈线电缆，2、上振子臂，3、下振子臂，4、寄生倾斜微带条，5、铜管，6、固定螺栓，7、主馈线电缆外导体，8、主馈线电缆内导体