宽带全向高增益线阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带全向高增益线阵列天线，主要解决现有技术波束倾斜、带宽较窄、全向性较差和体积较大的问题，其包括线阵列(1)，信号输入端(2)和介质板(3)，线阵列包括上线阵列(11)和下线阵列(12)，其分别印刷在介质板(3)的上下表面，上线阵列包括左、中、右三种上阵元，每个阵元均为“T”形印刷金属片；下线阵列包括“十”字形的左下阵元和“H”形的右下阵元，其均为印刷金属片，阵元的横边与传输线平行，且通过竖边相连，且上下表面阵元的竖边位置重合，横边方向相反；信号输入端位于线阵列天线正中心位置，并与相邻上下表面阵元相连。本发明专利技术波束平稳，频带宽，全向性良好，体积小易于携带，可用于无线通信。可用于无线通信。可用于无线通信。

【技术实现步骤摘要】
宽带全向高增益线阵列天线


[0001]本专利技术属于天线
，特别涉及一种线阵列天线，可用于无线通信。
技术背景
[0002]天线作为通信设备传递信号的关键部件,其性能往往依赖于所在通信环境，而不同的无线通信环境对天线的设计要求也不尽相同。天线按照辐射能量的均匀程度也即方向性可以分类为定向性天线和全向性天线。定向性天线常应用在单点对有限个确定点的环境中，如在公路或近海地带的通信，这些区域要求定向天线在已知的特定方位产生一个或多个主波束，而在其他方向上形成零陷以削弱此方向的辐射或接收能力。由于定向性天线可以在特定的具体的方位辐射全部能量，因此其特征是増益较高、通信距离较远且不易被监听。而在单点对任意不确定多点的通信中常选择全向性天线，因为全向性天线能够在方位面内均辐射电磁波，从而实现信号的全方位覆盖。
[0003]全向天线是指在水平面内实现360
°
均匀辐射，垂直面内有与水平面成形成不同角度的波束宽度的天线。全向天线发射的信号可以被水平面任意方位的接收端接收，同时可接收水平面各个方向的信号。全向天线在通信系统中通常应用于大范围覆盖的点对多点通讯系统中，如广播电视场合。全向天线的特点是增益较低、通信距离短但覆盖范围广，可应用在特殊的通信环境中。例如在广播、电视、移动通信基站这些需要电磁波信号大范围覆盖的场景中，全向性天线比定向性天线更适用。在近距离无特定目标通信中，如室内WLAN、对讲机系统等通信设备中，全向性天线具有更可靠的优势。另外，全向性天线还普遍应用在路基导航、射频识别、雷达传感器网络及信道检测等工程中。相对于机械扫描天线和相控阵天线，全向天线可自然实现360
°
全向覆盖，且结构简单，制造成本低。
[0004]随着时代的发展，科技日新月异，无线通信技术的发展深入改变着人们的工作和生活，催生人们对更高性能、更快速的移动通信、互联和信息获取技术的执着追求。如第四代移动通信中信息量急剧增加，需要满足语言文字方面的数据传递外，还要求传输高质量的图片、音频及视频，而第五代更是要求具备大数量终端同时接入、超快速网络连接、稳定不间断的通讯和及时而又高品质的多媒体体验，而要达到此目标，要求对信息传输速率、信号频谱利用率以及网络容量都要有非常大的提升。这迫使无线通信系统向宽频带化和全面智能化的目标发展。特别是基于保密通信的需要，广泛采用跳频扩频技术，同时还要保证大规模数字化的通信数据在高精尖的要求下实现信息快速无线传输，这必然要求系统中天线的带宽也要快速提升。另外，为了满足复杂电磁环境中各设备电磁兼容的需要，要求降低无线电设备上多个系统中的天线间的相互耦合和干扰，而用一个宽带或者超宽带天线适应多种不同的工作环境和覆盖所有的通讯频段是一个可行的方法，这可以大大减少工作环境中天线的数量，减小了系统间的干扰，并达到降低成本和优化系统性能的目的。因此，无论在民用上还是军事上，宽频带全向天线的研究与发展在现代无线通信系统中是一个值得关注的研究课题。
[0005]现有全向天线阵列，其包括线阵列、面阵列、缝隙阵列、组合天线阵列。其中：
[0006]线阵列，如图1所示，其由组成天线阵列的最小单元阵元排列在一条直线上形成，绝大多数线阵列馈电方式为串联馈电即从天线的其一端口输入，尽管使用串联馈电的线阵列天线可以获得具有良好全向性的垂直极化天线，但由于串联馈电天线阵列的输入端口到每个辖射单元的路径长度不一样，当频率发生变化时导致其到达时的相位也不一样，因而造成天线阵列的波束容易下倾或者上倾，带宽比较窄。
[0007]面阵列，其由多个线阵列天线在某一平面上按设定间隔排列组成，平面阵列采用并联馈电方式，并联馈电的天线阵列形式虽然避免了方向图的倾斜行为，但并联馈电结构设计复杂，所占空间较大，对于性能较强的大规模阵列设计更为复杂。
[0008]缝隙阵列，其通过特殊加工形成的线阵列，即先对导体面开缝制造多个缝隙阵元，再经排列形成缝隙阵列，这种天线由于体积庞大，因而在一些需要小型化天线的工作场合并不适用，且制作工艺复杂，对加工精度要求高，加工成本高。
[0009]组合天线阵列，其由多个线阵列天线经功分器馈电形成，尽管将天线阵列划分为多个线阵列可简化生产步骤，使用功分器馈电可简化馈电线路结构，但由于组合天线阵列通常为立体形状，重量和体积均偏大，且调试组装过程繁琐，不利于携带，在一些需要临时安置天线的场所并不适用。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种宽带全向高增益线阵列天线，以改进现有天线阵列波束倾斜、带宽较窄、体积较大和成本较高的技术问题，满足宽频带全向性通信需求。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的宽带全向高增益线阵列天线，包括线阵列1，信号输入端2和介质板3，其特征在于：
[0012]所述线阵列1分为上线阵列11和下线阵列12，其分别印刷在介质板3的正反面，信号输入端2位于上线阵列11和下线阵列12的正中心位置；
[0013]所述上线阵列11由1
×
8个平行排列的上阵元组成，其从左到右包括1
×
4个左上阵元111，1
×
2个中上阵元112和2个右上阵元113，每种阵元均为“T”形印刷金属片；每个左上阵元111的横边1111方向与其传输线1112的方向相同，且通过竖边1113相连；每个中上阵元112的横边1121方向与其传输线1122的方向相反，且通过竖边1123相连通；每个右阵上元113仅有竖边1131和传输线1132垂直连接；
[0014]所述下线阵列12由8个平行排列的下阵元组成，从左到右包括6个左下阵元121和2个右下阵元122；每个左下阵元121为“十”字形印刷金属片，其横边1211与传输线1212平行，且与竖边1213构成直角形状；每个右阵下元122为“H”形印刷金属片，其横边1221与其传输线1222平行，且与竖边1223构成俩对称的直角形状。
[0015]进一步，所述信号输入端2位于介质板3中心的圆形槽处，其与相邻上线阵列和下线阵列的阵元的传输线相连。
[0016]进一步，所述左上阵元111的横边1111与对应位置的左下阵元121的横边1211方向相同，且长度均为9.7mm～9.8mm，宽度均为1.25mm～1.35mm；
[0017]所述左上阵元111的竖边1113长度为11.7mm～11.9mm，其对应位置左下阵元121的竖边1213长度为8.9mm～9.1mm，该两个竖边位置重合，宽度均为1.45mm～1.55mm。
[0018]进一步，所述中上阵元112的横边1121与对应位置的左下阵元121的横边1211方向
相反，长度均为9.7mm～9.8mm，宽度均为1.25mm～1.35mm；
[0019]所述中上阵元112的竖边1123长度为11.7mm～11.9mm，对应位置的左下阵元121的竖边1213长度为8.9mm～9.1mm，该两个竖边位置重合，宽度均为1.4mm～1.5mm。
[0020]进一步，所述右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带全向高增益线阵列天线，包括线阵列(1)，信号输入端(2)和介质板(3)，其特征在于：所述线阵列(1)分为上线阵列(11)和下线阵列(12)，其分别印刷在介质板(3)的正反面，信号输入端(2)位于上线阵列(11)和下线阵列(12)的正中心位置；所述上线阵列(11)由1
×
8个平行排列的上阵元组成，其从左到右包括1
×
4个左上阵元(111)，1
×
2个中上阵元(112)和2个右上阵元(113)，每种阵元均为“T”形印刷金属片；每个左上阵元(111)的横边(1111)方向与其传输线(1112)的方向相同，且通过竖边(1113)相连；每个中上阵元(112)的横边(1121)方向与其传输线(1122)的方向相反，且通过竖边(1123)相连；每个右阵上元(113)仅有竖边(1131)和传输线(1132)垂直连接；所述下线阵列(12)由8个平行排列的下阵元组成，从左到右包括6个左下阵元(121)和2个右下阵元(122)；每个左下阵元(121)为“十”字形印刷金属片，其横边(1211)与传输线(1212)平行，且与竖边(1213)构成直角形状；每个右阵下元(122)为“H”形印刷金属片，其横边(1221)与其传输线(1222)平行，且与竖边(1223)构成俩对称的直角形状。2.根据权利要求1所述的线阵列天线，其特征在于，所述信号输入端(2)位于介质板(3)中心的圆形槽处，其与相邻上线阵列和下线阵列的阵元的传输线相连。3.根据权利要求1所述的线阵列天线，其特征在于：所述左上阵元(111)的横边(1111)与对应位置的左下阵元(121)的横边(1211)方向相同，且长度均为9.7mm～9.8mm，宽度均为1.25mm～1.35mm；所述左上阵元(111)的竖边(1113)长度为11.7mm～11.9mm，其对应位置左下阵元(121)的竖边(1213)长度为8.9mm～9.1mm，该两个竖边位置重合，宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦凡，王清阳，曾林峰，程文驰，张海林，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：