CN111682303B - 一种共孔径全空域覆盖天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共孔径全空域覆盖天线，包括印制电路板，印制电路板上形成有馈电网络，印制电路板上设有垂直极化天线单元、四个圆极化天线单元和四个周期去耦结构，四个圆极化天线单元以垂直极化天线单元为中心环绕排布，每一圆极化天线单元与垂直极化天线单元之间设有一个周期去耦结构，垂直极化天线单元和圆极化天线单元均与馈电网络馈电连接，垂直极化天线单元、圆极化天线单元及周期去耦结构共孔径设置。本发明能够实现天线全空域方向图覆盖，并极大缩减天线尺寸及重量，提高天线孔径利用率。

Description

一种共孔径全空域覆盖天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种共孔径全空域覆盖天线。
背景技术
随着信息与电子科技的飞速发展，越来越多的通信***提出了全空域通信的需求，这就要求天线方向性实现全空域覆盖。而传统通信天线应用并不具备全空域覆盖的能力，如传统地空通信或空空通信，一般采用垂直极化天线进行通信，但垂直极化天线无法实现顶空覆盖，造成过顶时无法实现通信，而对于圆极化天线，虽然能够实现顶空覆盖，但是对于低仰角空域，性能恶化严重，造成远距离低仰角无法通信。而简单的将两种天线并排布局，必然会造成空间浪费及重量增加，并且会因为天线互耦而影响天线方向性，对于某些使用平台必然是无法接受的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种共孔径全空域覆盖天线，能够实现天线全空域方向图覆盖，并极大缩减天线尺寸及重量，提高天线孔径利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种共孔径全空域覆盖天线，包括印制电路板，所述印制电路板上形成有馈电网络，所述印制电路板上设有垂直极化天线单元、四个圆极化天线单元和四个周期去耦结构，所述四个圆极化天线单元以所述垂直极化天线单元为中心环绕排布，每一所述圆极化天线单元与垂直极化天线单元之间设有一个周期去耦结构，所述垂直极化天线单元和圆极化天线单元均与所述馈电网络馈电连接，所述垂直极化天线单元、圆极化天线单元及周期去耦结构共孔径设置。
优选的，所述垂直极化天线单元为折叠单极子，所述圆极化天线单元为PIFA。
优选的，相邻两个所述圆极化天线单元在排布方向上的相位相差90度。
优选的，相互正对的两个圆极化天线单元的间距为1/2波长。
优选的，所述周期去耦结构为一边开设有缺口的金属框，且缺口正对圆极化天线单元。
优选的，还包括金属底板和天线罩，所述天线罩罩设在金属底板上形成密闭空腔，所述印制电路板位于密闭空腔内。
优选的，所述密闭空腔采用灌封材料填充。
优选的，所述灌封材料为发泡料。
优选的，所述金属底板设有射频插座，所述射频插座与馈电网络馈电连接。
优选的，所述垂直极化天线单元和圆极化天线单元通过螺钉与印制电路板固定，所述射频插座通过螺钉与金属底板固定，所述天线罩通过铆钉与金属底板固定。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：性能优异，具有大于0dB的增益、全空域覆盖、小于1.5的电压驻波比等优点，同时结构形式简单、重量轻、剖面低、电性能稳定、一致性高，适宜大批量生产。
附图说明
图1是本发明实施例提供的共孔径全空域覆盖天线的俯视图；
图2是图1所示的共孔径全空域覆盖天线的斜视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1和图2，本发明实施例的共孔径全空域覆盖天线包括印制电路板1，印制电路板1上形成有馈电网络(图未示)，印制电路板1上设有垂直极化天线单元2、四个圆极化天线单元3和四个周期去耦结构4，四个圆极化天线单元3以垂直极化天线单元2为中心环绕排布，每一圆极化天线单元3与垂直极化天线单元2之间设有一个周期去耦结构4，垂直极化天线单元2和圆极化天线单元3均与馈电网络馈电连接，垂直极化天线单元2、圆极化天线单元3及周期去耦结构4共孔径设置。
在本实施例中，垂直极化天线单元2为折叠单极子，折叠单极子相较于传统单极子，高度可以降低到1/8波长，降低了天线剖面，便于安装。垂直极化天线单元2可以采用铝材或不锈钢铣切加工而成，以达到较轻的重量。垂直极化天线单元2可通过螺钉与印制电路板1固定。
圆极化天线单元3为PIFA，PIFA具有剖面低、重量轻等优点。圆极化天线单元3排布在垂直极化天线单元2四周，可以保证天线辐射区域轴比良好。同时圆极化天线单元3和垂直极化天线单元2之间设置周期去耦结构4，可以减少天线间互耦，提高天线增益。该布局形式也充分利用了空间尺寸，在圆极化天线单元3中央布局垂直极化天线单元2，减小了圆极化天线单元3对垂直极化天线单元2方向性的影响。在具体应用中，相邻两个圆极化天线单元3在排布方向上的相位相差90度，相互正对的两个圆极化天线单元3的间距为1/2波长。也就是说，四个圆极化天线单元3围成一正方形。圆极化天线单元3可通过螺钉与印制电路板1固定。
周期去耦结构4为一边开设有缺口的金属框，且缺口正对圆极化天线单元3。四个周期去耦结构4也是以垂直极化天线单元2为中心环绕排布，相邻两个周期去耦结构4在排布方向上的相位相差90度。
也就是说，以垂直极化天线单元2为中心的十字方向上，东、西、南、北四个方向上依次设置周期去耦结构4、圆极化天线单元3。
由于天线对外界干扰比较敏感，为了对天线进行保护，在本实施例中，共孔径全空域覆盖天线还包括金属底板5和天线罩6，天线罩6罩设在金属底板5上形成密闭空腔，印制电路板1位于密闭空腔内。同时密闭空腔采用灌封材料填充，灌封材料例如为发泡料。天线罩6可通过铆钉与金属底板5固定，天线罩6可采用透明材料制作，例如透明塑料。
为了方便安装，金属底板5设有射频插座(图未示)，射频插座与馈电网络馈电连接。射频插座可通过螺钉与金属底板5固定。
通过射频插座，可以将本实施例的共孔径全空域覆盖天线与后端的射频终端连接。
通过上述方式，本发明实施例的共孔径全空域覆盖天线通过合理利用垂直极化天线及圆极化天线的辐射特性，将两种不同辐射特性天线共孔径布局设置，并通过周期去耦结构实现降耦设计，减少天线间影响，从而能够实现天线全空域方向图覆盖，并极大缩减天线尺寸及重量，提高天线孔径利用率，节省空间，具有性能优异，具有大于0dB的增益、全空域覆盖、小于1.5的电压驻波比等优点，同时结构形式简单、重量轻、剖面低、电性能稳定、一致性高，适宜大批量生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，包括印制电路板，所述印制电路板上形成有馈电网络，所述印制电路板上设有垂直极化天线单元、四个圆极化天线单元和四个周期去耦结构，所述四个圆极化天线单元以所述垂直极化天线单元为中心环绕排布，相邻两个所述圆极化天线单元在排布方向上的相位相差90度，相互正对的两个圆极化天线单元的间距为1/2波长，每一所述圆极化天线单元与垂直极化天线单元之间设有一个周期去耦结构，所述垂直极化天线单元和圆极化天线单元均与所述馈电网络馈电连接，所述垂直极化天线单元、圆极化天线单元及周期去耦结构共孔径设置。
2.根据权利要求1所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述垂直极化天线单元为折叠单极子，所述圆极化天线单元为PIFA。
3.根据权利要求2所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述周期去耦结构为一边开设有缺口的金属框，且缺口正对圆极化天线单元。
4.根据权利要求1至3任一项所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，还包括金属底板和天线罩，所述天线罩罩设在金属底板上形成密闭空腔，所述印制电路板位于密闭空腔内。
5.根据权利要求4所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述密闭空腔采用灌封材料填充。
6.根据权利要求5所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述灌封材料为发泡料。
7.根据权利要求4所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述金属底板设有射频插座，所述射频插座与馈电网络馈电连接。
8.根据权利要求7所述的共孔径全空域覆盖天线，其特征在于，所述垂直极化天线单元和圆极化天线单元通过螺钉与印制电路板固定，所述射频插座通过螺钉与金属底板固定，所述天线罩通过铆钉与金属底板固定。
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