CN106450723A - 一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构及方法 - Google Patents

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高晓娜
崔悦慧
刘辉
牛耀
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
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Abstract

本发明公开了一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构及方法，包括一个共面微带线及一个馈电短截线，所述馈电短截线的两端设置馈电端口，所述馈电短截线与共面微带线垂直，所述馈电短截线与共面微带线分别位于介质基板的上、下表面，两个馈电端口馈入幅度相同，相位相差180度的电流，实现天线的差分馈电，本发明结构简单新颖。

Description

一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构及方法
技术领域
本发明涉及移动通信天线领域，具体涉及一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构及方法。
背景技术
差分馈电天线便于与差分有源电路集成，并可获得高极化纯度和极化隔离，已有的天线设计中，大多数天线设计为单端口天线。单端口天线与射频前端差分***的连接,需将差分信号转换为单端信号后馈入单端口天线，而转换的方式通常采用巴伦，使用巴伦会带来诸多不利影响，如引起射频前端损耗,集成度较低等。差分天线改变单端口馈电方式，采用双馈电端口,对两馈电端口直接输入差分信号,从而避免使用巴伦,减小了信号在输入端口的损耗,提高了天线的效率。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构及方法。
该方法通过共面微带线实现振子天线的差分馈电，该方法简单，新颖，且实现简便。
本发明采用如下技术方案：
一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构，包括一个共面微带线及一个馈电短截线，所述馈电短截线的两端设置馈电端口，所述馈电短截线跨接在共面微带线上，所述馈电短截线与共面微带线分别位于介质基板的上、下表面。
所述共面微带线具有阻抗匹配的作用，可以为渐变微带线或分段微带线等各种形式的共面微带线。
所述两个馈电端口的一端分别与共面微带线连接，另一端与馈电短截线的两端连接。
所述两个馈电端口馈入幅度相同，相位相差180度的电流，实现天线的差分馈电。
一个馈电端口馈入电流的相位为0度，另一个馈电端口馈入电流的相位为180度，所述电流幅度相等。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供一种差分馈电方法，有利于采用该方法馈电的天线与射频前端集成，提高***的集成度。
(2)该差分馈电网络直接与天线的极化振子共面集成，简单新颖，实用性强。
(3)本发明通过共面微带线实现振子天线的差分馈电，该方法实现简便，易于加工。
附图说明
图1是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的三维图。
图2是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的馈电结构的放大图。
图3是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的阻抗带宽。
图4是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的轴比。
图5是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的增益。
图6是本发明的差分馈电宽带圆极化平面天线的方向图。
图7是本发明的差分馈电宽带双极化平面天线的三维图。
图8是本发明的差分馈电宽带双极化平面天线的馈电结构的放大图。
图9是本发明的差分馈电宽带双极化平面天线的阻抗带宽。
图10是本发明的差分馈电宽带双极化平面天线的增益。
图11是本发明的差分馈电宽带双极化平面天线的方向图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
实施例1为本发明馈电结构及方法应用在宽带圆极化平面天线的具体实施方式。
如图1所示，一种差分馈电宽带圆极化平面天线，包括天线辐射单元1，反射板2，支撑柱3，二端口馈电网络4。天线辐射单元1通过支撑柱3固定于反射板2的上方，距离为0.27λ0，λ0为该天线的中心谐振频率在自由空间中的波长。
如图2所示，二端口馈电网络4包括渐变共面微带线7，馈电短截线8及两个馈电端口9A，9B。本实施例中所说的渐变共面微带线应用时为两条，馈电短截线垂直跨接在两条微带线上，渐变共面微带线7连接两对非中心馈电弯折振子6A，6B，蚀刻于介质基板的下表面，馈电短截线8与渐变共面微带线7垂直且蚀刻于介质基板上、下表面；两个馈电端口9A，9B由两根同轴线进行馈电，同轴线的一端穿过反射板2，同轴线的内导体通过孔穿过介质基板与馈电短截线8相接，外导体与共面微带线7相接，两根同轴线的另一端馈入的电流幅度相同，相位相差180°，该电流由180°的混合网络实现。
如图3所示为采用本发明馈电结构及方法的宽带圆极化差分馈电平面天线阻抗带宽，回波损耗在1.49-3.14GHz内达到-15dB。
如图4所示，为采用本发明馈电结构及方法的宽带圆极化差分馈电平面天线轴比，轴比在1.49-3.14GHz内达到-15dB。
如图5所示，为采用本发明馈电结构及方法的宽带圆极化差分馈电平面天线的增益，增益在1.7-2.84GHz内在3dB以下。
如图6所示，为本实施例所得的此宽带圆极化差分馈电平面天线的水平面方向图。由此图可得出结论，该宽带圆极化差分馈电平面天线具有稳定的方向图，且辐射前后比在15dB以上。
实施例2：
如图7所示，采用本发明的馈电结构及方法的差分馈电宽带双极化平面天线，包括天线辐射单元1、反射板2、支撑柱3、四端口馈电网络11。天线辐射单元通过支撑柱固定于反射板的上方，距离为0.25λ0,λ0为该天线的中心谐振频率在自由空间中的波长。
所述天线辐射单元包络第一振子，第二振子和介质基板，第一振子包括一对第一半波振子,蚀刻于介质基板的下表面；所述第二极化振子包括一对第二半波振子，蚀刻于介质基板的上表面，辐射单元尺寸0.42λ0*0.42λ0,λ0为该天线的中心谐振频率在自由空间中的波长。
如图8所示，四端口馈电网络11包括第一差分馈电网络和第二差分馈电网络。第一差分馈电网络包括第一共面微带线12A，第一馈电短截线12B和两个馈电端口12C，12D，第一共面微带线12A与第一振子相接，蚀刻于介质基板5的下表面，第一馈电短截线12B与第一共面微带线12A垂直，蚀刻于介质基板上表面，两个馈电端口12C，12D位于第一馈电短截线12B的两端；第二差分馈电网络包括第二共面微带线13A，第二馈电短截线13B和两个馈电端口13C，13D，第二共面微带线13A与第二振子相接，蚀刻于介质基板的上表面，第二馈电短截线13B与第二共面微带线13A垂直，蚀刻于介质基板的下表面，两个馈电端口13C，13D位于第二馈电短截线13B的两端；
如图8所示，四端口馈电网络，第一差分馈电网络的两个馈电端口12C，12D由两根同轴线进行馈电，同轴线的一端穿过反射板，同轴线的内导体通过过孔穿过介质基板与第一馈电短截线12B相接，外导体与第一共面微带线12A相接，两根同轴线的另一端馈入的电流幅度相同，相位相差180°，该电流由180°的混合网络实现；第二差分馈电网络的两个馈电端口13C，13D由两根同轴线进行馈电，同轴线的一端穿过反射板，同轴线的内导体与第二馈电短截线13B相接，外导体通过过孔穿过介质基板与第二共面微带线13A相接，两根同轴线的另一端馈入的电流幅度相同，相位相差180°，该电流由180°的混合网络实现。
如图9所示，为本实施例所得的此宽带双极化差分馈电平面天线带宽，回波损耗在1.7-2.7GHz内达到-15dB，极化隔离度达60dB以上。
如图10所示，为本实施例所得的此宽带双极化差分馈电平面天线两种极化的增益，两种极化的增益在1.7-2.7GHz内达到9.5dBi左右。
如图11所示，为本实施例所得的此宽带双极化差分馈电平面天线的水平面方向图。由此图可得出结论，该宽带双极化差分馈电平面天线具有稳定的方向图，且辐射前后比在15dB以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构，其特征在于，包括一个共面微带线及一个馈电短截线，所述馈电短截线的两端设置馈电端口，所述馈电短截线跨接在共面微带线上，所述馈电短截线与共面微带线位于介质基板的上表面或下表面，且不同面。
2.根据权利要求1所述的差分馈电结构，其特征在于，所述共面微带线具有阻抗匹配的作用，具体为渐变微带线或分段微带线。
3.根据权利要求1所述的差分馈电结构，其特征在于，两个馈电端口的一端分别与共面微带线中连接，另一端与馈电短截线的两端连接。
4.根据权利要求1所述的差分馈电结构，其特征在于，当共面微带线为两个时，两个共面微带线相互垂直。
5.根据权利要求1所述的差分馈电结构，其特征在于，所述馈电短截线与共面微带线垂直。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的适用于宽带平面振子天线的差分馈电结构的馈电方法，其特征在于，两个馈电端口馈入幅度相同，相位相差180度的电流。
7.根据权利要求6所述的馈电方法，其特征在于，两个馈电端口中一个馈入相位为0度的电流，另一个馈电端口馈入相位为180度的电流，所述电流幅度相等。
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