CN206992300U

CN206992300U - Uhf频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线

Info

Publication number: CN206992300U
Application number: CN201720859794.6U
Authority: CN
Inventors: 李思敏; 梁平野; 曹卫平; 刘卓
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2027-07-17

Abstract

本实用新型公开了一种剖面低、波束宽、馈电方式简单、具有良好辐射特性能够满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线。该UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，包括绝缘介质基板、金属贴片偶极子辐射体、馈电结构以及渐变反射板；所述金属贴片偶极子辐射体上设置有中心线十字正交槽、对角线槽、圆形槽以及对数线槽；采用该UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线剖面低、波束宽、馈电方式简单、具有良好辐射特性，其阻抗带宽达51％，实现了±45°双极化，能够满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求。

Description

UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，尤其是一种UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线。

背景技术

公知的：随着现代无线通信的飞速发展，对天线分集技术提出了更高要求。其中极化分集作为空间分集的一种特殊情况，把水平极化与垂直极化的两幅天线集成到一个物理实体中，结构紧凑，节省空间。此外双极化天线可同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站天线数量，广泛应用在雷达，2G(1710-1920MHZ),3G(1880-2170MHZ)与4G(2300-2400MHZ和2570-2690MHZ)通信***中。所以，这不仅要求双极化天线具有宽带的电路特性，还要有稳定的辐射方向图，较大的极化隔离度(XPD,crosspolarization discrimination)与前后比(FTBR,front-to-back ratio)。

其中印刷偶极子天线因其低剖面，质量轻，易共型，广泛应用在移动基站与雷达通信中。但是，现有的现有天线无法兼顾宽带，宽波束，高增益，高极化隔离度等问题；因此，无法满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种剖面低、波束宽、馈电方式简单、具有良好辐射特性能够满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，包括绝缘介质基板，渐变反射板；

所述绝缘介质基板上设置有金属贴片偶极子辐射体，所述金属贴片偶极子辐射体包括两对偶极子单元，且相邻两个偶极子单元短接；所述两对偶极子单元之间形成中心线十字正交槽；所述两对偶极子单元上设置有以中心线十字正交槽顺时针或者逆时针旋转45°的对角线槽；所述中心线十字正交槽的末端均设置有对数线槽；所述对数线槽具有两条对数母线，所述两条对数母线的曲线函数表达式为l＝c+klnt；其中c和k均为常数；

所述金属贴片偶极子辐射体中心位置设置有馈电端口；所述馈电端口位于对角线槽的交点处；所述中心线十字正交槽具有四条半边；且每条半边均未延伸到馈电端口6，每条半边上均设置有圆形槽；所述圆形槽在绝缘介质基板上按矩阵均匀分布；

所述渐变反射板位于绝缘介质基板的正下方；所述渐变反射板与绝缘介质基板之间设置有馈电结构；所述金属贴片偶极子辐射体通过馈电结构与渐变反射板电连接。

具体的，所述馈电结构包括两根同轴线以及两根短接线；

所述同轴线具有的外皮与偶极子单元的一臂相连，内心与另一臂相连，且内心所连偶极子单元的一臂均通过短接线连接到渐变反射板。

进一步的，所述圆形槽的圆心位于中心线十字正交槽半边的中心。

进一步的，所述渐变反射板为圆锥形锥台；所述圆锥形锥台的上端面圆半径为下端面圆半径的1/2，且内部为空心结构。

具体的，所述绝缘介质基板的边沿设置有端接线；相邻两个偶极子单元通过端接线两两相连。

优选的，所述金属贴片偶极子辐射体采用金、银、铜或锡制造。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，由于在绝缘介质基板上的偶极子辐射体上设置有中心线十字正交槽、对角线槽、圆形槽、对数线槽；其中对角线槽的尺寸影响低频谐振，对数线槽的尺寸影响高频谐振，对角线槽与圆形槽的尺寸对整个频带都有影响。因此，本实用新型所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线能够兼顾宽带，宽波束，高增益，高极化隔离度等问题，剖面低、波束宽、馈电方式简单、具有良好辐射特性，其阻抗带宽达51％，实现了±45°双极化，能够满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的立体图；

图2是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的主视图；

图3是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的俯视图；

图4是图3中A的局部放大图；

图5是图3中B的局部放大图；

图6是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的驻波仿真曲线图；

图7是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的中心频点增益仿真曲线图；

图8是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的在工作频带内，天线增益均大于8dB的示意图；

图9是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的3dB波束宽度仿真图；

图中标示：1-绝缘介质基板，2-金属贴片偶极子辐射体，21-偶极子单元，3-中心线十字正交槽，4-对角线槽，5-圆形槽，6-馈电端口，7-对数线槽，71-对数母线，8-渐变反射板，9-同轴线，10短接线，11-端接线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图6所示，本实用新型所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，包括绝缘介质基板1以及渐变反射板8；

所述绝缘介质基板1上设置有金属贴片偶极子辐射体2，所述金属贴片偶极子辐射体2包括两对偶极子单元21，且相邻两个偶极子单元21短接；所述两对偶极子单元21之间形成中心线十字正交槽3；所述两对偶极子单元21上设置有以中心线十字正交槽3顺时针或者逆时针旋转45°的对角线槽4；所述中心线十字正交槽3的末端均设置有对数线槽7；所述对数线槽7具有两条对数母线71，所述两条对数母线71的曲线函数表达式为l＝c+klnt；其中c和k均为常数；

所述金属贴片偶极子辐射体2中心位置设置有馈电端口6；所述馈电端口6位于对角线槽4的交点处；所述中心线十字正交槽3具有四条半边；且每条半边均未延伸到馈电端口6，每条半边上均设置有圆形槽5；所述圆形槽5在绝缘介质基板1上按矩阵均匀分布；

所述渐变反射板8位于绝缘介质基板1的正下方；所述渐变反射板8与绝缘介质基板1之间设置有馈电结构；所述金属贴片偶极子辐射体2通过馈电结构与渐变反射板8电连接。

具体的，所述对数线槽7是指其母线为曲线，即所述对数线槽7具有两条对数母线71，所述两条对数母线71的曲线函数表达式为l＝c+klnt；其中c和k均为常数；c和k可以根据天线的具体使用情况，即对高频谐振的要求，制造厂家自行制定。

在使用的过程中：由于本实用新型所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其最顶层金属贴片偶极子辐射体2上设置有中心线十字正交槽3、对角线槽4、圆形槽5以及对数线槽7，同时，每对相邻偶极子单元21短接，对角线槽4由中心线十字正交槽3顺时针或者逆时针旋转45°得到；因此，使任何一对偶极子既可以作为+45°极化辐射源又可以作为-45°极化辐射源。并且，所有槽线：中心线十字正交槽3、对角线槽4、圆形槽5以及对数线槽7均能有效延长了电流长度，缩小了天线尺寸，而且增加端口隔离度。其中，对角线槽4的尺寸影响低频谐振，对数线槽7的尺寸影响高频谐振，中心线十字正交槽3与圆形槽5的尺寸对整个频带都有影响。

综上所述，本实用新型所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线能够兼顾宽带，宽波束，高增益，高极化隔离度等问题，剖面低、波束宽、馈电方式简单、具有良好辐射特性，其阻抗带宽达51％，实现了±45°双极化，能够满足海岸通信中对海岸铁塔扇区天线的要求。

为了解决了天线阻抗匹配与平衡馈电的问题；具体的，所述馈电结构包括两根同轴线9以及两根短接线10；所述同轴线9具有的外皮与偶极子单元21的一臂相连，内心与另一臂相连，且内心所连偶极子单元21的一臂均通过短接线18连接到渐变反射板8。采用上述馈电结构，其中同轴线9的外皮部分与金属短接线10构成了馈电巴伦，从而解决天线阻抗匹配与平衡馈电的问题。

为了优化圆形槽5对整个频带的影响；便于通过设置不同尺寸的圆形槽5从而获得对应的频带；进一步的，所述圆形槽5的圆心位于中心线十字正交槽3半边的中心。

为了可以有效改善阻抗带宽，如图2所示，进一步的，所述渐变反射板8为圆锥形锥台；所述圆锥形锥台的上端面圆半径为下端面圆半径的1/2，且内部为空心结构。具体的，渐变反射板8采用圆台型渐变结构，上端面距离辐射体高度为0.15λ，渐变部分高度为0.08λ，λ为低频空气波长；所述渐变部分高度是指圆锥形锥台的上端面到下端面之间的距离。所述渐变反射板8采用上述结构，可以有效改善阻抗带宽，另外显著提高了3dB波束宽度。如图9所示UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的3dB波束宽度仿真图。

为了便于相邻两个偶极子单元21之间的短接，同时不会对中心线十字正交槽3、对角线槽4、圆形槽5以及对数线槽7造成干扰，进一步的，所述绝缘介质基板1的边沿设置有端接线11；相邻两个偶极子单元21通过端接线11两两相连。

所述金属贴片偶极子辐射体2可以采用多种材质制造，具体的，所述金属贴片偶极子辐射体2采用金、银、铜或锡制造。为了降低制造成本，同时保证辐射性能，优选的，所述金属贴片偶极子辐射体2采用铜制造。

实施例

如图1至图6所示，UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，由绝缘介质基板1、金属贴片偶极子辐射体2、馈电结构以及渐变反射板8组成。

所述金属贴片偶极子辐射体2由金属材料制成，呈平面状印制于绝缘介质基板1的上表面。金属贴片偶极子辐射体2的材料可以为金、银、铜、锡等金属材料，但综合考虑性能与成本，该金属贴片偶极子辐射体2采用铜材料制备。为了延长电流长度，提高端口隔离度，增加交叉极化比，金属贴片偶极子辐射体2上设置有4种不同类型的开槽结构。分别为：中心线十字正交槽3、对角线槽4、圆形槽5以及对数线槽7；所述对数线槽7具有两条对数母线71，所述两条对数母线71的曲线函数表达式为l＝c+klnt；其中c和k均为常数；其中对角线槽4分为大小相等两两对称的4条半线槽4-1、4-2、4-3、4-4，且两两正交，每条线槽宽2mm长190mm,即线槽4-1宽2mm长190mm，此缝隙的长宽可以根据具体工作波长进行调节，中心线十字正交槽3为两条正交长宽相等的线槽，且每条线槽长236mm宽3.5mm，位于辐射体几何中心正交对称，所述对数线槽7位于中心线十字正交槽3的端部，其母线曲线的函数表达式为l＝115+3*lnt，圆形槽5具有四个，且四个圆形槽5半径相同，半径均为16mm，圆心位于中心线十字正交槽3半边的中心，每对以相邻中心线十字正交槽3对称分布。对每个单极子贴边的顶角进行切角处理，使激励点电流更平滑流向到辐射体。

绝缘介质基板1为聚四氟乙烯材料，辐射贴片印制于其上方，绝缘介质基板1四边中点开有4个洞通过螺钉与反射板相连接，见图1、图2。本实用新型为实现超宽带高辐射效率，优选实例中绝缘介质基板1的介电常数为2.65，厚度为1.6mm。

所述馈电结构包括两根同轴线9以及两根短接线10；所述同轴线9具有的外皮与偶极子单元21的一臂相连，内心与另一臂相连，且内心所连偶极子单元21的一臂均通过短接线18连接到渐变反射板8。采用上述馈电结构，其中同轴线9的外皮部分与金属短接线10构成了馈电巴伦，从而解决天线阻抗匹配与平衡馈电的问题。

渐变反射板8见图1，所述渐变反射板8为圆锥形锥台；所述圆锥形锥台的上端面圆半径为下端面圆半径的1/2，且内部为空心结构。具体的，渐变反射板8采用圆台型渐变结构，上端面距离辐射体高度为0.15λ，渐变部分高度为0.08λ，λ为低频空气波长；所述渐变部分高度是指圆锥形锥台的上端面到下端面之间的距离。所述渐变反射板8采用上述结构，可以有效改善阻抗带宽，另外显著提高了3dB波束宽度；如图9所示本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的3dB波束宽度仿真图。

实施例的效果件附图5至图7，其中图5是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的驻波仿真曲线图；图6是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的中心频点增益仿真曲线图；图7是本实用新型实施例中UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线的在工作频带内，天线增益均大于8dB的示意图。

Claims

1.UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：包括绝缘介质基板(1)以及渐变反射板(8)；

所述绝缘介质基板(1)上设置有金属贴片偶极子辐射体(2)，所述金属贴片偶极子辐射体(2)包括两对偶极子单元(21)，且相邻两个偶极子单元(21)短接；所述两对偶极子单元(21)之间形成中心线十字正交槽(3)；所述两对偶极子单元(21)上设置有以中心线十字正交槽(3)顺时针或者逆时针旋转45°的对角线槽(4)；所述中心线十字正交槽(3)的末端均设置有对数线槽(7)；所述对数线槽(7)具有两条对数母线(71)，所述两条对数母线(71)的曲线函数表达式为l＝c+klnt；其中c和k均为常数；

所述金属贴片偶极子辐射体(2)中心位置设置有馈电端口(6)；所述馈电端口(6)位于对角线槽(4)的交点处；所述中心线十字正交槽(3)具有四条半边；且每条半边均未延伸到馈电端口(6)，每条半边上均设置有圆形槽(5)；所述圆形槽(5)在绝缘介质基板(1)上按矩阵均匀分布；

所述渐变反射板(8)位于绝缘介质基板(1)的正下方；所述渐变反射板(8)与绝缘介质基板(1)之间设置有馈电结构；所述金属贴片偶极子辐射体(2)通过馈电结构与渐变反射板(8)电连接。

2.如权利要求1所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：所述渐变反射板(8)为圆锥形锥台；所述圆锥形锥台的上端面圆半径为下端面圆半径的1/2，且内部为空心结构。

3.如权利要求1所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：所述馈电结构包括两根同轴线(9)以及两根短接线(10)；

所述同轴线(9)具有的外皮与偶极子单元(21)的一臂相连，内心与另一臂相连，且内心所连偶极子单元(21)的一臂均通过短接线(18)连接到渐变反射板(8)。

4.如权利要求1所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：所述圆形槽(5)的圆心位于中心线十字正交槽(3)半边的中心。

5.如权利要求1所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：所述绝缘介质基板(1)的边沿设置有端接线(11)；相邻两个偶极子单元(21)通过端接线(11)两两相连。

6.如权利要求1所述的UHF频段超宽带±45°双极化印刷偶极子天线，其特征在于：所述金属贴片偶极子辐射体(2)采用金、银、铜或锡制造。