CN110943306B - 一种单极化天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于天线技术领域，公开了一种单极化天线，该单极化天线，包括：底板；与所述底板固连的多个折合振子，多个所述折合振子均位于第一圆上，且以所述第一圆的圆心等角度分布构成第一组阵；与所述底板固连的多个对称振子，所述对称振子的数量与所述折合振子数量相等，多个所述对称振子分别设置于相邻的两个所述折合振子之间，且多个所述对称振子均位于与所述第一圆同心的第二圆上，并以所述第二圆的圆心等角度分布构成第二组阵；功分器，具有多个输出端口，多个所述输出端口与多个所述折合振子一一对应耦合连接。本发明提供的单极化天线，具有超宽带、小尺寸及全面性好的特点。

Description

一种单极化天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种单极化天线。

背景技术

随着无线通信技术、信息处理技术的迅速发展以及人们生活水平的日益提高，移动电话、手提电脑、平板电脑、电子手表等便携式无线通信装置已普及至各年龄段人群，使得无线通信装置的数据请求越来越大。

为了节省资源、降低网络安装困难及满足多个运营商共用网络的需求，天线***需要更宽的频段和更小的结构体积。而目前市场上天线***覆盖带宽较窄(多为698-960MHz或1695-2700MHz)、全向性能较差、设备尺寸较大，已经不能满足未来通信需求。

因此，上述问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现在较小尺寸下覆盖较宽的带宽、全面性更好的单极化天线。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种单极化天线，包括：

底板；

与所述底板固连的多个折合振子，多个所述折合振子均位于第一圆上，且以所述第一圆的圆心等角度分布构成第一组阵；

与所述底板固连的多个对称振子，所述对称振子的数量与所述折合振子数量相等，多个所述对称振子分别设置于相邻的两个所述折合振子之间，且多个所述对称振子均位于与所述第一圆同心的第二圆上，并以所述第二圆的圆心等角度分布构成第二组阵；

功分器，具有多个输出端口，多个所述输出端口与多个所述折合振子一一对应耦合连接。

作为优选，所述折合振子的高度与所述对称振子的高度不相等。

作为优选，所述折合振子沿所述第一圆的径向延伸。

作为优选，所述折合振子包括基体部及对称设置于所述基体部两侧的第一振子臂，所述第一振子臂自其与所述基体部相连接的第一端至其背离所述第一振子臂的第二端的横截面积逐渐变小。

作为优选，两所述第一振子臂的第二端朝向所述底板方向延伸。

作为优选，所述第一振子臂呈等腰梯形结构。

作为优选，所述基体部的中部镂空设置。

作为优选，所述对称振子包括与所述底板固定并向上延伸的立柱，所述立柱顶部水平设置有第二振子臂，所述第二振子臂位于其与所述立柱的连接点两侧的部分对称设置，所述立柱和所述第二振子臂均由金属材质制成。

作为优选，所述第二振子臂沿所述第二圆的切线方向延伸。

作为优选，所述第二振子臂为片体或柱体。

本发明的有益效果：

本发明提供的单极化天线，折合振子及对称振子配合组阵，折合振子具有充足的电长度，在较小的结构尺寸下能够覆盖较宽的带宽，对称阵子设置于相邻的两个折合振子之间能够补偿地作为折合振子的辐射边界，使多个折合振子均匀地全向辐射，使得该单极化天线具有超宽带、小尺寸及全面性好的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中的单极化天线的结构示意图；

图2是本发明实施例中的单极化天线的俯视图；

图3是本发明实施例中的单极化天线的侧视图。

图中：

1、底板；

2、折合振子；21、基体部；211、镂空结构；22、第一振子臂；

3、对称振子；31、立柱；32、第二振子臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种单极化天线，其采用了折合振子及对称振子(亦称偶极振子)配合组阵，具有超宽带、小尺寸及全面性好的特点。

请参阅图1、图2和图3，该单极化天线具体包括底板1、多个折合振子2、与折合振子2数量相等的对称振子3以及功分器(图中未示出)。所有折合振子2及所有对称振子3均与底板1固连。多个折合振子2均位于第一圆上，且以第一圆的圆心等角度分布构成第一组阵；多个对称振子3分别设置于相邻的两个折合振子2之间，且多个对称振子3均位于与第一圆同心的第二圆上，并以第二圆的圆心等角度分布构成第二组阵；功分器具有多个输出端口，多个输出端口与多个折合振子2一一对应耦合连接。

由于折合振子2的自身特点，即其呈折合结构，使其具有充足的电长度，在较小的结构尺寸下能够覆盖较宽的带宽。同时，对称阵子设置于相邻的两个折合振子2之间能够补偿地作为折合振子2的辐射边界，使多个折合振子2均匀地全向辐射。因此，在同样空间尺寸下，该单极化天线能够具有更佳的辐射特性，换言之，在满足同样的辐射特性要求下，该单极化天线能够具有更小的结构尺寸。优选地，各个所述对称振子3均位于相邻的两个折合振子2的夹角平分线上，以使各个折合振子均能均匀地向周向辐射电信号。

第一圆的半径可以与第二圆的半径相等或不等，实施者可具体根据底板的尺寸要求、该单极化天线的辐射特性要求等进行调试设置。

具体地，在本实施例中，底板1由绝缘材料制成，所有折合振子2及所有对称振子3均设置于底板1的上侧，功分器可以固定于底板1的下侧。功分器具有输入端口和与折合振子2数量相等的输出端口。其中，输入端口用于接入电流信号，并通过馈线将电流信号分配至各个输出端口，各个输出端口分别与各个折合振子2耦合连接，以将电流信号输出至各个折合振子2，便于折合振子2向外辐射电信号。

可选地，功分器为等功率分配功分器，以将输入端口接入的电路信号平均分为与输出端口个数相同的等份，从而使每个输出端口能够向各个折合振子2输出相同的电流信号。

本实施例中，多个折合振子2在第一圆上均匀分布，使得由折合振子2构成的第一组阵能够将电流信号均匀地在圆周上进行辐射，以具有较好的辐射全向性(即该单极化天线的360度周向)。需要进一步说明的是，在可实现的数量范围内，第一圆上所设置的折合振子2的数量越多，该第一组阵的辐射均匀性越高，但是，为了确保辐射性能，相邻的折合振子2之间的距离不应过近，因此折合振子2的数量越多，该单级式天线的结构体积自然越大。如图1和图2所示，本实施例中折合振子2的数量优选为四个，以平衡于辐射均匀性能和空间占用。

请具体参阅图1，折合振子2包括基体部21及对称设置于基体部21两侧的第一振子臂22，第一振子臂22自其与基体部21相连接的第一端至其背离第一振子臂22的第二端的横截面积逐渐变小。

第一振子臂22的截面过渡变化结构可以使得第一振子臂22的具有渐变的阻抗，以具有涵盖698-960MHz/1695-2700MHz/3300-4200MHz/4900-6000MHz的超宽带特性，从而覆盖移动通讯频段以及wimax、WiFi、GPS、BD等频段，使多个运营商可共用网络，节省资源，降低网络安装难度，更可为以后的***扩展提供便利。

本实施例中，第一振子臂22可以呈等腰梯形结构、半椭圆形结构等截面尺寸渐变结构。为便于成型时的裁切加工，第一振子臂22优选为等腰梯形结构。第一振子臂22可以通过一对绝缘的固定柱将折合振子2固定于底板1上，该固定柱的上、下两端可分别通过螺钉与折合振子2的基体部21及底板1相连，底板1还可是设置绝缘的卡块等固定结构固定第一振子臂22的侧边或末端等，从而使第一振子臂22具有稳定的姿态。

可选地，折合振子2沿第一圆的径向延伸，确保其辐射方向垂直于第一圆的径向，以向该单极化天线的周向辐射。即本实施例中，每个折合振子2的两个第一振子臂22的对称轴线沿第一圆的径向延伸。

可选地，两个第一振子臂22的第二端朝向或背离底板1方向延伸，以能充分利用底板1上方的竖向空间，有助于在相同的横向空间尺寸占用下延长其电长度。请参阅图1和图3，本实施例中优选为第一振子臂22的第二端朝向底板1方向延伸，以使得两个第一振子臂22背离基体部21的末端靠近底板1，从而便于对该两个末端进行固定，并能缩短用于固定该两端部的固定件的结构长度。

特别地，基体部21的中部镂空设置。一方面，基体部21镂空设置可以延长折合振子2表面的电流路径,使折合振子2的电长度增大,进而有助于拓宽折合振子2的频带；另一方面，基体部21镂空设置还可以减轻折合振子2的重量、节省金属耗材成本。

可选地，基体部21的中部镂空结构211形状可以为矩形、圆形、椭圆形等，在此不做具体限定。

请参阅图1和图3，对称振子3包括与底板1固定并向上延伸的立柱31，立柱31顶部水平设置有第二振子臂32，第二振子臂32位于其与立柱31的连接点两侧的部分对称设置，立柱31和第二振子臂32均由金属材质制成。在本实施例中，各个由金属材质制成的对称振子3均不馈电设置，以作为各个折合振子2之间的辐射边界。

为能补偿各个折合振子2之间的辐射圆度，第二振子臂32沿第二圆的切线方向延伸，以使由对称振子3构成的第二组阵的辐射方向同样朝向该单极化天线的周向。

可选地，第二振子臂32可以为片体或柱体，如规则的立方体或圆柱体结构等，以能使第二振子臂32的两侧具有对称结构。

需要着重说明的是，折合振子2的高度可以与对称振子3的高度不相等。例如，图1和图3所示，由于折合振子2的第一振子臂22采取便于固定的呈向下延伸结构，对称振子3可以高于折合振子2的高度，以充分利用多空间布阵原理，在节省二维尺寸的基础上达到立向的全向辐射特性。

当然地，在其他可选的实施方式中，对称振子3也可以低于折合振子2的高度设置。同时，折合振子2的第一振子臂22可以向上方延伸，其基体部21高于对称振子3的第二振子臂32。或者，折合振子2的第一振子臂22也可以向下方延伸，其第一振子臂22的最下延端部高于对称振子3的第二振子臂32即可。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单极化天线，其特征在于，包括：

底板(1)；

与所述底板(1)固连的多个折合振子(2)，多个所述折合振子(2)均位于第一圆上，且以所述第一圆的圆心等角度分布构成第一组阵；以及

与所述底板(1)固连的多个对称振子(3)，所述对称振子(3)的数量与所述折合振子(2)数量相等，多个所述对称振子(3)分别设置于相邻的两个所述折合振子(2)之间，且多个所述对称振子(3)均位于与所述第一圆同心的第二圆上，并以所述第二圆的圆心等角度分布构成第二组阵；

功分器，具有多个输出端口，多个所述输出端口与多个所述折合振子(2)一一对应耦合连接。

2.根据权利要求1所述的单极化天线，其特征在于，所述折合振子(2)的高度与所述对称振子(3)的高度不相等。

3.根据权利要求1所述的单极化天线，其特征在于，所述折合振子(2)沿所述第一圆的径向延伸。

4.根据权利要求1所述的单极化天线，其特征在于，所述折合振子(2)包括基体部(21)及对称设置于所述基体部(21)两侧的第一振子臂(22)，所述第一振子臂(22)自其与所述基体部(21)相连接的第一端至其背离所述第一振子臂(22)的第二端的横截面积逐渐变小。

5.根据权利要求4所述的单极化天线，其特征在于，两所述第一振子臂(22)的第二端朝向所述底板(1)方向延伸。

6.根据权利要求4所述的单极化天线，其特征在于，所述第一振子臂(22)呈等腰梯形结构。

7.根据权利要求4所述的单极化天线，其特征在于，所述基体部(21)的中部镂空设置。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的单极化天线，其特征在于，所述对称振子(3)包括与所述底板(1)固定并向上延伸的立柱(31)，所述立柱(31)顶部水平设置有第二振子臂(32)，所述第二振子臂(32)位于其与所述立柱(31)的连接点两侧的部分对称设置，所述立柱(31)和所述第二振子臂(32)均由金属材质制成。

9.根据权利要求8所述的单极化天线，其特征在于，所述第二振子臂(32)沿所述第二圆的切线方向延伸。

10.根据权利要求8所述的单极化天线，其特征在于，所述第二振子臂(32)为片体或柱体。