一种全向水平极化天线的无盲区设计方法技术

本发明专利技术公开了一种全向水平极化天线的无盲区设计方法，属于天线设计技术领域，将同频段的圆极化天线平行放置于全向水平极化天线的中心区域；配置圆极化天线和全向水平极化天线的幅度和相位差，并通过相应的馈电网络实现圆极化天线和全向水平极化天线之间的幅度和相位差。本发明专利技术通过引入共轴的圆极化天线来弥补全向水平极化天线在中心轴方向的辐射盲区。补全向水平极化天线在中心轴方向的辐射盲区。补全向水平极化天线在中心轴方向的辐射盲区。

【技术实现步骤摘要】
一种全向水平极化天线的无盲区设计方法


[0001]本专利技术属于天线设计
，更具体地，涉及一种全向水平极化天线的无盲区设计方法。

技术介绍

[0002]在某些应用场景下，需要天线具有全向全极化的辐射或接收能力。全向垂直极化天线的设计较容易实现，一般采用直立单极子天线或偶极子天线即可实现。磁偶极子可以在空间产生全向水平极化辐射，但自然界中并不存在磁偶极子，一般通过模拟均匀电流环来实现全向水平极化辐射。常见的结构包括，几个沿圆周方向顺序旋转均匀排列的电偶极子、瓦尔第天线圆阵、或者通过耦合结构首尾衔接的若干圆弧带构成的金属圆环等。通过模拟均匀电流环来实现全向水平极化辐射的天线在水平面内具有较好的不圆度以及很好的低仰角覆盖特性。
[0003]偶极子天线都有一个共同的缺点，那就是方向图在沿圆环中心轴方向存在零点。虽然电偶极子形成的全向垂直极化方向图在电偶极子的轴向也存在零点，但电磁波的传播特性决定了该方向不会存在垂直极化的来波，因此不会构成盲区。但对于全向水平极化天线，沿圆环中心轴方向存在的零点会在对应空域形成盲区。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种全向水平极化天线的无盲区设计方法，通过引入共轴的圆极化天线来弥补全向水平极化天线在中心轴方向的辐射盲区。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种全向水平极化天线的无盲区设计方法，包括：
[0006]将同频段的圆极化天线平行放置于全向水平极化天线的中心区域；
[0007]配置圆极化天线和全向水平极化天线的幅度和相位差，并通过相应的馈电网络实现圆极化天线和全向水平极化天线之间的幅度和相位差。
[0008]在一些可选的实施方案中，所述圆极化天线的尺寸以不对全向水平极化天线的辐射造成遮挡为原则，保持圆极化天线和全向水平极化天线的中心轴重合。
[0009]在一些可选的实施方案中，所述圆极化天线的半径不能超过全向水平极化天线的圆环内径。
[0010]在一些可选的实施方案中，所述圆极化天线和全向水平极化天线的幅度和相位差的配置原则是在方向图的凹陷深度与水平面内的不圆度这两个特性之间折中处理。
[0011]在一些可选的实施方案中，所述通过相应的馈电网络实现圆极化天线和全向水平极化天线之间的幅度和相位差，包括：
[0012]基于全向水平极化天线在水平方向具有最大辐射，但在竖直方向为辐射盲区，以及，圆极化天线在水平方向辐射较小，但在竖直方向具有最大的辐射，根据具体应用场景中对水平方向和竖直方向辐射的指标要求，调节全向水平极化天线和圆极化天线之间馈电的
幅度和相位，实现对方向图形状的调控。
[0013]在一些可选的实施方案中，所述全向水平极化天线整体呈环型分布，由若干段弧形金属片组成，每段金属片的末端挖有几字型的缝隙，用来提供周期性的串联电容，并引入一对平行双导线作为平衡馈电的巴伦。
[0014]在一些可选的实施方案中，所述圆极化天线上表面由一对梯形和长方形复合贴片以及一对月牙形贴片拼接而成，下表面与上表面形状相同，下表面与上表面正交放置。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0016]通过引入共轴的圆极化天线来弥补全向水平极化天线在中心轴方向的辐射盲区，可用于解决数据通信等天线视界的顶空盲区问题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例提供的一种全向水平极化天线示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例提供的一种圆极化天线示意图；
[0019]图3是本专利技术实施例提供的一种水平极化天线和圆极化天线组合放置示意图；
[0020]图4是本专利技术实施例提供的一种组合天线在竖直面内的方向图；
[0021]图5是本专利技术实施例提供的一种组合天线在水平面内的方向图；
[0022]图6是本专利技术实施例提供的一种三维方向图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024]如图1所示，本专利技术所设计的全向水平极化天线印刷在厚度为0.6mm，介电常数为2.7，损耗角正切为0.0023的圆形Arlon AD270介质板上。天线整体呈环型分布，由8段弧形金属片组成，每段金属片的末端挖有“几”字型的缝隙，用来提供周期性的串联电容，并引入一对平行双导线作为平衡馈电的巴伦。其中，可以通过调整每段弧形金属片的长度和“几”字型缝隙的尺寸，实现天线上的环形均匀电流分布，达到全向水平极化的辐射效果。
[0025]为了实现无盲区全向水平极化天线，需要引入一个放置在水平极化天线上方的圆极化天线，但圆极化天线的半径不能超过全向水平极化天线的圆环内径，否则会对水平极化单元的阻抗匹配和方向图产生严重影响。所设计的圆极化天线如图2所示。天线印制在厚度为1.2mm，相对介电常数为10.2，损耗角正切为0.0023的Arlon AD1000介质板上。天线上表面由一对梯形和长方形复合贴片以及一对月牙形贴片拼接而成，下表面与上表面形状相同，二者正交放置。
[0026]将圆极化天线与全向水平极化天线平行放置，将圆极化辐射场与水平极化天线的辐射场以合适的幅度和相位差进行叠加，不仅能够弥补水平极化场的盲区，而且能保证水平面内的近似全向辐射特性。由于圆极化天线的特性，在填充水平极化天线辐射盲区的同时，对水平极化天线原有的性能影响不大。图3是两天线组合的侧视图，圆极化天线介质板
上表面与全向水平极化天线介质板上表面间距h6为5mm。
[0027]图4是组合天线在竖直面内的方向图。可以看出，通过引入圆极化天线，全向水平极化天线在竖直面内方向图0
°
方向上的凹陷明显减小，从原来的
‑
27dB左右提高到了2dB附近。这说明圆极化天线的辐射很好地起到了补充水平极化天线辐射盲区的作用。图5及图6是组合天线在水平面内的方向图，可以看出组合天线的不圆度与单独水平极化天线的不圆度相比变差了，但是在可接受的范围内。设计时需要通过配置两天线之间的幅度和相位差，在方向图的凹陷深度与水平面内的不圆度这两个特性之间取得平衡，具体指标依赖于使用场景的要求。
[0028]需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本专利技术的目的。
[0029]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向水平极化天线的无盲区设计方法，其特征在于，包括：将同频段的圆极化天线平行放置于全向水平极化天线的中心区域；配置圆极化天线和全向水平极化天线的幅度和相位差，并通过相应的馈电网络实现圆极化天线和全向水平极化天线之间的幅度和相位差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆极化天线的尺寸以不对全向水平极化天线的辐射造成遮挡为原则，保持圆极化天线和全向水平极化天线的中心轴重合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述圆极化天线的半径不能超过全向水平极化天线的圆环内径。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述圆极化天线和全向水平极化天线的幅度和相位差的配置原则是在方向图的凹陷深度与水平面内的不圆度这两个特性之间折中处理。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过相...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅逸亭，王剑波，徐峰，余寅，刘犇，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：