[发明专利]一种宽带高增益CTS全向天线

说明书

本发明公开了一种宽带高增益CTS全向天线，包括圆柱形金属基体和共线天线阵列，共线天线阵列由8个天线辐射单元构成，每个天线辐射单元分别采用环形CTS辐射枝节实现，每个环形CTS辐射枝节分别采用多级阶梯阻抗变换器实现，圆柱形金属基体的外侧壁上开设有大小相同的8个环形槽，8个天线辐射单元一一对应设置在8个环形槽内，圆柱形金属基体内部设置有采用并行馈电方式的同轴输入的波导功分器，用于将幅相均匀分布的准TEM波等幅同向地馈送至8个天线辐射单元，8个天线辐射单元分别将馈送至其处的准TEM波辐射到自由空间形成均匀的球面场；优点是加工简单，插入损耗较小，且具有超宽频带(相对带宽可达为40％)和稳定高增益。

技术领域

本发明涉及一种全向天线，尤其是涉及一种宽带高增益CTS全向天线。

背景技术

在无线通讯系统中，全向天线发挥着重要的作用。全向天线是一种能在水平面内360度均匀辐射能量的天线，可以在接收器和发送器的位置可变或不确定的情况下，广泛应用于点对多点通讯、广播、数据传输、组建无线扩频网等领域。偶极子、单极子、双锥、盘状和环形天线是全向天线最广泛使用的形式，但是，对于大多数全向天线元件而言，它们的增益太低，无法满足许多要求高增益覆盖大面积区域的无线应用要求。当前，为了提高全向天线的增益常采用天线阵列，最广泛使用的全向阵列是共线阵列，它由几个沿轴向共线安装的串联或并联馈送的低增益全向天线元件组成。串联馈电共线天线的有用带宽天生就很窄，这是因为当频率从中心频率改变时，在连续的辐射部分之间会发生相位误差。为了缓解日益紧张的频带资源需求，在不同频率下获得更好的带宽性能和更稳定的波束方向，共线阵列的天线元件需要并行馈电。

申请号为201610098944.6的中国专利公开了一种基于角反射器的宽带高增益全向天线，该全向天线采用4列印刷偶极子并馈直线阵，实现了天线的高增益能量辐射。该全向天线加工简单，但是其为改善能量在水平面的均匀分布，将4列印刷偶极子并馈直线阵放置于角反射器的角平分线上，以致相对带宽只有18.9％，并且在其工作频带范围内，由于4列印刷偶极子并馈直线阵插入损耗较大，影响了天线辐射特性，以致该全向天线的增益稳定性较差。

CTS(Continuous Transverse Stub,连续切向节)结构具有高效率、高增益，加工简单和易与载体表面共形等特点，已被广泛应用于天线设计中。传统的波导CTS天线通过矩形波导作为传输线，电磁波从波导的缝隙中辐射出来。目前，CTS天线除矩形波导的形式外，还有微带线、共面波导和光子带隙等形式。近年来，国内科研机构和高校对各种形式的CTS天线的研究工作也在大量开展。

鉴此，将CTS技术应用于全向天线，设计一种加工简单，插入损耗较小，且具有超宽频带(相对带宽可达为40％)和稳定高增益的宽带高增益CTS全向天线具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加工简单，插入损耗较小，且具有超宽频带(相对带宽可达为40％)和稳定高增益的CTS全向天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种宽带高增益CTS全向天线，包括圆柱形金属基体和共线天线阵列，所述的共线天线阵列由8个天线辐射单元构成，每个所述的天线辐射单元分别采用环形CTS辐射枝节实现，每个环形CTS辐射枝节分别采用多级阶梯阻抗变换器实现，以实现超宽带的阻抗匹配，所述的圆柱形金属基体的外侧壁上从上到下均匀间隔同轴开设有大小相同的8个环形槽，8个所述的天线辐射单元一一对应设置在8个所述的环形槽内，所述的圆柱形金属基体内部设置有同轴输入的波导功分器，所述的波导功分器可以实现并行馈电方式，形成全并馈网络，用于产生幅相均匀分布的准TEM波并将该准TEM波通过8个环形槽等幅同向地馈送至8个天线辐射单元，8个天线辐射单元分别将馈送至其处的准TEM波辐射到自由空间形成均匀的球面场。