【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，尤其涉及一种矿用小型化宽带双向天线。
技术介绍
1、受煤矿井巷特殊环境的影响，井下多径起伏严重、无线信号衰落大、覆盖范围较小，造成成熟的无线通信系统难以顺利移植到井下。在实际的应用中，为了保障井下各类无线通信系统的稳定运作，目前仍主要采用增加基站密度的方式，致使安装维护成本较高。天线作为一种发射/接收电磁波的器件，亦是无线通信系统的基本组成部分，通过对天线的合理设计和改造，可以从源头上改善上述问题。
2、煤矿井下巷道空间狭长四面受限，当无线通信频率在(ultra high frequency，uhf)及以上频段时,电磁波的传播特性受巷道壁影响明显。因此，对矿用天线的技术参数要求不同于一般地面的应用环境。针对煤矿井巷结构狭长断面较小的特点，矿用天线应具备高增益和双向辐射的特点。双向天线通过引导天线波束沿径向两端辐射，可以有效提高信号覆盖范围，提升天线耦合效率，削弱由巷道侧壁反射所带来的多径效应。
3、当前，双向天线实现手段主要包括：
4、1)通过将两个定向天线进行背靠放置，具有布置方式简单的优点，但其缺点是天线整体结构较大，装置安装复杂度提升，且通常情况下需要通过馈电网络进行转接用以实现对两个定向天线进行馈电；
5、2)特殊构造的具有双向辐射特征的单天线，包括有双向辐射的超宽带等角螺旋天线、通过开槽金属地板激励出缝隙磁流辐射模式，以产生双向波束。该天线的剖面过大、增益偏低以及带宽较窄；
6、3)通过将若干天线通过组阵的方式形成端射/边射双向波束。具体手
7、煤矿的应用环境特殊，对阵列天线的规模、尺寸、材质等都有特殊要求，一般的双向阵列天线原理和技术不能直接应用于井下无线设备。此外，当前煤矿井下设备涉及的频段众多，现有的双向波束天线仅对单一窄带有效，在实际使用中缺乏通用性。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本专利技术提供一种矿用小型化宽带双向天线，天线结构紧凑，阵元间距小，阻抗与辐射带宽大，辐射稳定性好，加工制作简单成本低。
3、根据本专利技术实施例的矿用小型化宽带双向天线，包括：介质基板、第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和所述第二金属层分别设置在所述介质基板相对的两个表面上；
4、所述第一金属层包括四个微带巴伦结构和t型功分网络，四个所述微带巴伦结构之间通过所述t型功分网络连接；
5、所述第二金属层包括四个辐射枝节和金属地层，四个所述辐射枝节之间通过金属地层连接；
6、每个所述微带巴伦结构与所述辐射枝节一一对应，且每个所述微带巴伦结构与对应的所述辐射枝节相对设置，所述功分网络与所述金属地层相对设置。
7、本专利技术的有益效果是，本专利技术的矿用小型化宽带双向天线，相对现有双向波束阵列阵元间距小，稳定性好。具有宽频域覆盖、辐频响应稳定、天线单元集成度高、整体结构小巧紧凑和加工制作成本低廉等优点，可有效用于井工巷道环境，拥有广阔的应用前景。
8、根据本专利技术一个实施例，四个微带巴伦结构分别为第一微带巴伦结构、第二微带巴伦结构、第三微带巴伦结构以及第四微带巴伦结构；
9、所述第一微带巴伦结构和所述第二微带巴伦结构之间呈180°旋转对称连接，连接后形成第一连接点a；
10、所述第三微带巴伦结构和所述第四微带巴伦结构之间呈180°旋转对称连接，连接后形成第二连接点b；
11、以介质基板的中心点为原点建立直角坐标系，所述第一微带巴伦结构和所述第三微带巴伦结构关于y轴对称，所述第二微带巴伦结构和所述第四微带巴伦结构关于y轴对称；
12、所述第一连接部通过所述t型功分网络连接所述第二连接部。
13、根据本专利技术一个实施例，四个辐射枝节呈矩形阵列分布连接在所述金属地层。
14、根据本专利技术一个实施例，每个所述辐射枝节均为t型结构。
15、根据本专利技术一个实施例，每个所述辐射枝节上开设有缝隙槽。
16、根据本专利技术一个实施例，每个所述微带巴伦结构包括第一竖向微带线、第一横向微带线、弯曲部、第二竖向微带线、第二横向微带线以及连接部；
17、所述第一竖向微带线垂直于所述第一横向微带线，且与所述第一横向微带线一端相连，所述第一横向微带线的另一端与所述弯曲部的一端相连，所述弯曲部的另一端与所述第二竖向微带线一端相连，所述第二竖向微带线垂直于所述第二横向微带线，且所述第二竖向微带线的另一端与所述第二横向微带线的一端相连，所述第二横向微带线垂直于所述连接部，且所述第二横向微带线的另一端与所述连接部相连。
18、根据本专利技术一个实施例，所述t型功分网络包括依次相连的第一水平微带线、第二水平微带线、第三水平微带线、第四水平微带线以及馈电口；
19、所述第二水平微带线和所述第三水平微带线连接的中心点处设置有馈电口。
20、根据本专利技术一个实施例，所述第一水平微带线和第四水平微带线的宽度尺寸为w1，所述第二水平微带线和所述第三水平微带线的宽度尺寸为w2，w1大于w2。
21、根据本专利技术一个实施例，所述介质基板为pcb板。
22、根据本专利技术一个实施例，所述介质基板尺寸为86mm×41mm×1mm，所述介质基板相对介电常数为4.3，损耗角正切0.02。
23、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
24、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，包括：介质基板(1)、第一金属层(2)和第二金属层(3)，所述第一金属层(2)和所述第二金属层(3)分别设置在所述介质基板(1)相对的两个表面上；
2.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，四个微带巴伦结构(21)分别为第一微带巴伦结构、第二微带巴伦结构、第三微带巴伦结构以及第四微带巴伦结构；
3.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，四个辐射枝节(31)呈矩形阵列分布连接在所述金属地层(32)。
4.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述辐射枝节(31)均为T型结构。
5.如权利要求4所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述辐射枝节(31)上开设有缝隙槽(311)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述微带巴伦结构(21)包括第一竖向微带线(211)、第一横向微带线(212)、弯曲部(213)、第二竖向微带线(214)、第二横向微带线(215)以及连接部(216)；p>
7.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，所述T型功分网络(22)包括依次相连的第一水平微带线(221)、第二水平微带线(222)、第三水平微带线(223)、第四水平微带线(224)以及馈电口(225)；
8.如权利要求7所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，所述第一水平微带线(221)和第四水平微带线(224)的宽度尺寸为W1，所述第二水平微带线(222)和所述第三水平微带线(223)的宽度尺寸为W2，W1大于W2。
9.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，所述介质基板(1)为PCB板。
10.如权利要求9所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，所述介质基板(1)尺寸为86mm×41mm×1mm，所述介质基板(1)相对介电常数为4.3，损耗角正切0.02。
...【技术特征摘要】
1.一种矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，包括：介质基板(1)、第一金属层(2)和第二金属层(3)，所述第一金属层(2)和所述第二金属层(3)分别设置在所述介质基板(1)相对的两个表面上；
2.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，四个微带巴伦结构(21)分别为第一微带巴伦结构、第二微带巴伦结构、第三微带巴伦结构以及第四微带巴伦结构；
3.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，四个辐射枝节(31)呈矩形阵列分布连接在所述金属地层(32)。
4.如权利要求1所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述辐射枝节(31)均为t型结构。
5.如权利要求4所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述辐射枝节(31)上开设有缝隙槽(311)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的矿用小型化宽带双向天线，其特征在于，每个所述微带巴伦结构(21)包括第一竖向微带线(211)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：李烨，练震，顾义东，赵宇，陈海舰，孟玮，梁宏，金业勇，周澍，应东杰，徐森洋，杨旭峰，李伟，王爱军，
申请(专利权)人：天地常州自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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