[发明专利]全波振子水平极化全向天线

说明书

全波振子水平极化全向天线，将三个全波振子共面组成圆阵，再通过平行双导体馈线馈电，各振子相当于并联，故阵列阻抗可以大大降低，再调节印制馈线阻抗便可使之匹配至50Ω，突破了之前因高阻抗而无法实现工程应用的技术瓶颈，不仅可以用于垂直极化全向天线的设计，亦可用于水平极化全向天线的设计。

技术领域

本发明涉及无线通信天线设备与技术，具体说的是全波振子水平极化全向天线。

背景技术

水平极化全向天线是无线通信领域中一种重要的天线类型，应用需求十分强烈和广泛，如与垂直极化全向天线组成H/V正交双极化全向MIMO天线，以提高通信系统的容量。迄今为止，已发明的水平极化水平全向天线几乎都是基于环天线理论，即电小环天线和电大Alford环天线。前者是最早发明的水平极化全向天线，但由于周长远小于工作波长，电流处处等幅同相，它的增益很低、带宽很窄、效率很差，常作为有源接收天线使用；后者则是将多个水平半波振子共面排列成圆阵，带宽较宽、全向性好、增益和效率较高、剖面很低，但整体尺寸较大、馈电网络设计复杂、成本较高。为了获得更高增益，通常将多个水平极化全向单元沿竖直方向共轴组阵，然后用功分网络馈电。随着单元数量增加，该方案的设计复杂性也随之增加。另外，在很多应用场合，对天线高度有严格限制。这种情况下，无法通过增加单元数、增大阵元间距来提高阵列增益。然而，提高单元增益却是行之有效的方法。提高单元增益有两种方法，第一种方法是增加单元圆阵中半波阵子的数量，振子数增加会使得圆阵半径随之增大，从而提高了增益。然而，随着振子数量增多，圆阵的匹配网络设计越加复杂，阻抗匹配困难，同时方向图水平方向的增益明显下降，不圆度也将显著变差，带内方向图差异很大，效率也大大降低；第二种方法是，增加圆阵中振子单元的电长度，比如从半波长增加至1个波长，即所谓的全波振子（full-wavelength dipole，L≈1.0·λ），它的增益可达G≈4dBi然而，它的输入阻抗高达几kΩ，极难实现阻抗匹配，故尚未工程应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种全波振子水平极化全向天线，将三个全波振子共面组成圆阵，再通过平行双导体馈线馈电，各振子相当于并联，故阵列阻抗可以大大降低，再调节印制馈线阻抗便可使之匹配至50Ω，突破了之前因高阻抗而无法实现工程应用的技术瓶颈，不仅可以用于垂直极化全向天线的设计，亦可用于水平极化全向天线的设计。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：全波振子水平极化全向天线，包括全波振子Alford环天线、对全波振子Alford环天线进行馈电的50Ω同轴电缆；

所述的全波振子Alford环天线包括呈圆阵的三元全波振子单元、对三元全波振子单元进行馈电的平行双导体馈线、以及填充在上述两者之间厚度为T的介质层；

所述的平行双导体馈线由呈放射状的相互平行设置间隔为T的上导体和下导体组成，平行双导体馈线以三元全波振子单元的圆心为中心连接点按120°分布三条平行双导线馈线；

所述的三元全波振子单元由三个完全相同并共面的圆弧全波振子和三组短路枝节组成，三个圆弧全波振子均匀设置共心排成圆阵，圆阵内设有平行双导体馈线，每条平行双导线馈线馈电一个圆弧全波振子，每个圆弧全波振子均由振子上臂和振子下臂组成，振子上臂和振子下臂间隔为T并对称设置在一条平行双导线馈线的两侧，振子上臂与平行双导线馈线的上馈线共面并电连接，振子下臂与平行双导线馈线的下馈线共面并电连接，将一组短路枝节以三元全波振子单元的圆心为中心旋转复制三次，得到三组相互间隔120°完全相同的短路枝节，每组短路枝节由一条平行双导线馈线馈电，短路枝节的上枝节与平行双导线馈线的上馈线共面并电连接，短路枝节的下枝节与平行双导线馈线的下馈线共面并电连接，每个短路枝节的上枝节与下枝节的未端短路连接，每组短路枝节由一个短路枝节A和一个短路枝节B组成，同组内的短路枝节A和短路枝节B旋向相反；

所述的50Ω同轴电缆向平行双导体馈线的中心馈电。