CN102655271A - 一种微带天线和包含微带天线的定向天线 - Google Patents

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王俊
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Abstract

本发明涉及一种微带天线和含微带天线的定向天线。本发明改进了现有的微带天线的不足，一种微带天线,包括微带线馈电部分、T型微带功率分配器和微带线接地部分,微带线馈部分两片微带振子（5）采用锥形套筒的结构,其特征在于:两片微带振子（5）上分别设有方块形补偿片(1)。改善后的微带天线具有更好的性能。由于小巧，用在定向天线上，也使定向天线体积小巧，增益好，一种包含微带天线的定向天线，由微带天线和反射板组成,其特征在于:至少1微带天线，位于反射板（6）一端，通过支撑柱（14）连接反射板，反射板（6）的面积比所有微带天线在的面积略大。而当含有2个微带天线时，此定向天线在体积和增益上达到最好的平衡。

Description

一种微带天线和包含微带天线的定向天线
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种微带天线。
背景技术
    申请号为201010238411.6的发明专利公开了一种微带天线，虽然能在小巧的面积上覆盖800-2500MHz，且具有良好的性能，但存在以下不足：1. 驻波小于1.5的特性不好. 天线用在线路板上使用了套筒结构来产生金属套筒结构的宽频特性，但是线路板自身匹配频段较窄的特性还是限制了此天线800-2500MHz能够实现驻波小于1.5的匹配性能；2.此天线为低阻抗天线，与馈线的50欧姆不相匹配；3. 此天线为单极天线原理，通过振子和反射面产生的镜像来实现完整的振子辐射，线路板的接地面作为反射面产生镜像，这就必然不如金属的反射面效果理想；4.低频匹配不理想。
国内目前基站天线、小区美化天线、室内分布天线主要分为全向辐射和定向辐射两种类型。针对定向天线而言，定向基站天线可以实现10dBi以上的增益效果，达到有效的辐射效果，但是达到12dBi的效果时，基站天线至少有0.6米的长度，尺寸较大；而小区和室内分布天线由于受到使用环境的局限，不能尺寸过大，同时又要实现全频段800-2500MHz的辐射效果，一般定向天线长度都在200-300mm，普通定向天线在这样的宽频辐射要求和尺寸条件下，顶多实现800-2500MHz，7-9dBi的增益效果。因此小区和室内覆盖亟需一种既能满足小尺寸的要求，又能实现800—2500MHz的全频段辐射效果，并且能达到10dBi以上的增益效果的定向天线。
发明内容
1、      所要解决的技术问题：
    现有微带天线的不足：1. 驻波小于1.5的特性不好；2.与馈线的50欧姆匹配性不好；3.反射面效果不理想；4.低频匹配不理想。
2、      技术方案： 
为了解决以上不足，同时能够保持原有尺寸的基础上，本发明提供了一种微带天线，包括微带线馈电部分、T型微带功率分配器和微带线接地部分, 微带线馈部分两片微带振子5采用锥形套筒的结构,其特征在于:两片微带振子5上分别设有方块形补偿片1。
为了更好的效果，还做出了一下改进：
微带线接地部分的顶端,对应两片微带振子上方设有长方形补偿片3。
T型微带功率分配器的中间上方设有一长方型补偿片2。
微带线接地部分4加大
微带天线为全向全频天线,体积小,有很好的增益效果,所以用在了定向天线上。
一种包含微带天线的定向天线，由微带天线和反射板组成,其特征在于: 至少1个所述的微带天线，位于反射板6一端，通过支撑板14连接反射板6，反射板6的面积比所有微带天线的面积略大。
当定向天线设有1个微带天线时，
在所述微带天线与反射板之间，微带天线的两个微带振子左右对称位置设置一方形金属片7。
在所述的微带天线的左上角设置方形金属片8右下角设置方形金属片9。
当定向天线设有2个微带天线时，2个微带天线通过1分2功分器并联。
在所述的两个微带天线的中间正下方设有方形金属片11。
无论含有1个还是2个微带天线，相邻天线振之间的距离为中心频率的有效波长的0.8-1倍。
有益效果：
    改善了现有微带天线的不足，而尺寸大小并没有改变。而含有微带天线的定向天线，体积小巧，可以放置于天线辐射面为非金属的任何外罩内构成与环境融为一体的美化天线。如射灯中，壁画内，空调外罩内，草坪牌广告牌内等，而当定向天线内含有两个所述微带天线时，在体积小巧和增益达到最好的平衡，此时定向天线的增益可以达到9-12dBi。
附图说明
图1 本发明的微带天线的结构示意图。
图2 包含1个微带天线的定向天线的示意图。
图3包含2个微带天线的定向天线的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明进行详细说明。
 申请号为201010238411.6公开了一种微带天线，是由微带馈电部分、T型微带功率分配器和微带线接地部分组成，具有体积小巧，全频全向，增益有2-4dBi。在对此微带天线的研究中发现，具有一些不足，主要表现在: 1. 驻波小于1.5的特性不好. 天线用在线路板上使用了套筒结构来产生金属套筒结构的宽频特性，但是线路板自身匹配频段较窄的特性还是限制了此天线800-2500MHz能够实现驻波小于1.5的匹配性能；2.此天线为低阻抗天线，与馈线的50欧姆不相匹配；3. 此天线为单极天线原理，通过振子和反射面产生的镜像来实现完整的振子辐射，线路板的接地面作为反射面产生镜像，这就必然不如金属的反射面效果理想；4.低频匹配不理想。
为了使微带天线取得更好的效果，对公开的微带天线进行了如下的改进：
为了保证800-2500MHz能实现驻波小于1.5的优良特性，考虑到低频需要增加天线振子尺寸来实现优良匹配，而产品空间和尺寸有限，并且产品重要优点就是精巧，增加尺寸显然不妥，因此如图1所示，在两片微带振子上分别设方块形补偿片，微带线接地部分的顶端,对应两片微带振子上方设有长方形补偿片，通过此改进匹配了天线低频段，通过补偿片1的振子加长和补偿片2的接地感应加长，来等效的实现整个天线辐射振子的增大，从而在不改变天线的外形大小的前提下，实现低频的优良匹配。
天线用在线路板上使用了套筒结构来产生金属套筒结构的宽频特性，但是线路板自身匹配频段较窄的特性还是限制了此天线800-2500MHz能够实现驻波小于1.5的匹配性能，并且此天线为低阻抗天线，与馈线的50欧姆不相匹配，因此如图1所示T型微带功率分配器的中间上方设置一长方型补偿片3来增强功率分配器的阻抗变换性能，以及两个天线振子并合的匹配性能。
考虑到此天线为单极天线原理，通过振子和反射面产生的镜像来实现完整的振子辐射，线路板的接地面作为反射面产生镜像，这就必然不如金属的反射面效果理想，所以需要加大接地面，通过接地处增大来提高此天线接地反射性能，从而提高了镜像效果以及天线辐射效果。
经过以上改进，使本发明的微带天线和已经公开的微带天线性能有了很大的提升。
由于本发明的微带天线体积小巧，且是全频全向，而且有很好增益，因此，我们将此天线应用到定向天线中。
将1个或多个微带天线设置于金属反射板的一端，通过支撑柱和反射板连接，反射板的面积比全部微带天线在反射板的投影面积大。这样的结构就是一个定向天线。
下面我们通过两个实施例来详细说明。
实施例1：
如图2所示：包含微带天线的定向天线，设有1个微带天线。
为了更好的匹配以及更好的增益，通过实验，在所述微带天线与反射板之间，微带天线的两个微带振子左右对称位置设置一方形金属片7，通过金属片在微带天线附近对磁场的感应来有效的对微波信号起到引向的效果，从而减少信号的反射，提高天线的匹配性能，驻波性能变好，和辐射效果更佳。
在微带天线的左上角和右下角分别设置方形金属片8和9，通过金属片在微带天线附近对磁场的感应来有效的对微波信号起到引向的效果，从而减少信号的反射，提高天线的匹配性能，驻波性能变好，和辐射效果更佳。
实施例2：
如图2所示：包含微带天线的定向，设有2个微带天线。
由于设有2个微带天线，所以设置一个1分2功分器（10）使2个微带天线并联。
为了更好效果，两个微带天线的中间正下方设有方形金属片11，通过金属片在微带天线附近对磁场的感应来有效的对微波信号起到引向的效果，从而减少信号的反射，提高天线的匹配性能，驻波性能变好，和辐射效果更佳。
含有两个以上的微带天线时，设置一个1分多个功分器，例如有3个，设置一个1分3功分器，有4个，设置一个1分4功分器。通过功分器可以有效的把多个天线振子并合在一起，既实现高增益辐射效果，又能通过功分器改善800-2500MHz的匹配特性，保证天线的辐射效率。
功分器一端连接主馈线13，另一端连接负馈线12。
无论是1个微带天线，还是2个或者更多的微带天线，相邻天线振子之间的距离为中心频率的有效波长的0.8-1倍。此距离经过大量实验证明，既保证了两个或者多个电磁场的有效叠加，增强信号强度，提高增益效果，同时又不至于多个天线间距过大而产生方向图分叉的不良效果。
此定向天线不仅可以单独使用，而且可以放置于天线辐射面为非金属的任何外罩内构成与环境融为一体的美化天线。如射灯中，壁画内，空调外罩内，草坪牌广告牌内等。
而当定向天线内含有两个所述微带天线时，在体积小巧和增益达到最好的平衡，此时定向天线的增益可以达到9-12dBi。解决了小区和室内覆盖亟需一种既能满足小尺寸的要求，又能实现800—2500MHz的全频段辐射效果，并且能达到10dBi以上的增益效果的定向天线问题。

Claims (12)

1.一种微带天线,包括微带线馈电部分、T型微带功率分配器和微带线接地部分, 微带线馈部分 两片微带振子（5）采用锥形套筒的结构,其特征在于:两片微带振子（5）上分别设有方块形补偿片(1)。
2.如权利要求1所述的微带天线,其特征在于:微带线接地部分的顶端,对应两片微带振子上方设有长方形补偿片(3)。
3.如权利要求1或2所述的微带天线,其特征在于:T型微带功率分配器的中间上方设有一长方型补偿片(2)。
4.如权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于：微带线接地部分（4）加大。
5.如权利要求3所述的微带天线，其特征在于：微带线接地部分（4）加大。
6.一种包含微带天线的定向天线，由微带天线和反射板组成,其特征在于: 至少1个如权利要求1-5所述的微带天线，位于反射板（6）一端，通过支撑柱（14）连接反射板，反射板（6）的面积比所有微带天线在的面积略大。
7.如权利要求6任一权利要求所述的包含微带天线的定向天线，其特征在于：所述定向天线设有1个微带天线。
8.如权利要求7所述的包含微带天线的定向天线，其特征在于：在所述微带天线与反射板之间，微带天线的两个微带振子左右对称位置设置一方形金属片（7）。
9.如权利要求7或8所述的包含微带天线定向天线，其特征在于：在所述的微带天线的左上角设置方形金属片（8）右下角设置方形金属片（9）。
10.如权利要求6所述的包含微带天线的定向天线，其特征在于：所述定向天线设有2个微带天线，2个微带天线通过1分2功分器（10）并联。
11.如权利要求10所述的定向天线，其特征在于：在所述的两个微带天线的中间正下方设有方形金属片（11）。
12.如权利要求7、8、10、11任一权利要求所述的包含微带天线的定向天线，其特征在于：相邻天线振子之间的距离为中心频率的有效波长的0.8-1倍。
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