專利名稱：一種水平極化全向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線，具體是一種水平極化全向天線。
背景技術(shù)：
天線對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，根據(jù)方向性的不同，天線有全 向和定向兩種類型。全向天線，即在水平面上表現(xiàn)為360°均勻輻射，也就是平常所說的無 方向性，在垂直面表現(xiàn)為有一定寬度的波束，一般情況下波瓣寬度越小，增益越大。全向天 線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用與低密度用戶的大范圍覆蓋。定向天線，在水平方向圖上表 現(xiàn)為一定角度范圍輻射，也就是平常所說的有方向性，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度 的波束，同全向天線一樣，波瓣寬度越小，增益越大。定向天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用 于通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍小，用戶密度大的地方。因?yàn)橐苿?dòng)通信系統(tǒng)的特殊性，基站天線大 部分都采用定向天線，以提高系統(tǒng)容量滿足不斷增多的用戶需求。而在UHF頻段電視系統(tǒng) 中由于采用單向傳輸模式，用戶端只是被動(dòng)接收，用戶數(shù)量的多少對(duì)系統(tǒng)沒有任何影響，因 此全向天線大范圍覆蓋的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。在UHF頻段電視系統(tǒng)中，全向天線包括水平極化全向天線和垂直極化全向天線兩 種，大功率主站一般采用水平極化全向天線。在水平極化全向天線中，通常采用Alford方 環(huán)天線、3個(gè)互呈120度布局的印刷彎曲偶極子、十字形蝙蝠翼、矩形波導(dǎo)或者圓形金屬管 開縫等結(jié)構(gòu)，做為水平極化全向天線的基本輻射單元。還有一種情況是通過很多水平極化 定向天線圓周排列，實(shí)現(xiàn)全向覆蓋。在上述單元結(jié)構(gòu)中，Alford方環(huán)天線和3個(gè)互呈120度布局的印刷彎曲偶極 子組成的天線單元，均采用印刷電路板結(jié)構(gòu)。單元天線的增益都比較低，為了提高增益 采用多個(gè)單元組成陣列的方式來實(shí)現(xiàn)，饋電網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜；同時(shí)單元間的連接饋線會(huì)引 天線輻射特性的惡化。如中國實(shí)用新型專利《高增益水平極化全向陣列天線》(專利號(hào) 200520079193. 0)中提到的實(shí)施例，用16個(gè)3個(gè)互呈120度布局的印刷彎曲偶極子并聯(lián)組 陣，只能工作在3. 8 4GHz頻段5%的相對(duì)帶寬內(nèi)，如果擴(kuò)展到UHF頻段工作帶寬還會(huì)減 小。在上述單元結(jié)構(gòu)中，十字形蝙蝠翼天線具有水平極化接收功能，并且可以實(shí)現(xiàn)全 向、高增益、寬頻帶和大功率，但其外形是一個(gè)每邊尺寸在二分之一波長到三分之二波長的 三維空間結(jié)構(gòu)，體積較大。同時(shí)饋電網(wǎng)絡(luò)也非常復(fù)雜，需要90度移相器來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)形的水 平極化全向輻射場，方向圖的帶寬受到90度移相器的限制，天線不圓度指標(biāo)為士3dB。在上述單元結(jié)構(gòu)中，矩形波導(dǎo)或者圓形金屬管開縫結(jié)構(gòu)是眾所周知的窄帶結(jié)構(gòu)， 方向圖隨著頻率的變化，在俯仰面內(nèi)可能出現(xiàn)柵瓣，并且最大值不在水平方向，天線增益起 伏大于4dB，駐波比明顯惡化。同時(shí)大于2倍波長的結(jié)構(gòu)體積太大，因此很難在高增益寬頻 帶范圍內(nèi)使用。而由多個(gè)水平極化定向天線組合而成的水平極化全向天線，造價(jià)高昂占用空間很 大，安裝維護(hù)都非常不便，同時(shí)在平板天線之間會(huì)形成干涉區(qū)域，場強(qiáng)不均勻，不圓度指標(biāo)差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工作頻段較寬、體積較小、 大功率高增益的水平極化全向天線，其既滿足水平極化收發(fā)特性，又具有優(yōu)良的全向收發(fā) 性能和緊湊的幾何結(jié)構(gòu)，能夠適用于無線數(shù)字電視基站發(fā)射系統(tǒng)，尤其是安裝空間小的應(yīng)
用需要。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的一種水平極化全向天線，包括U形金屬槽，數(shù)個(gè) 金屬短路塊，至少一個(gè)金屬饋電柱，至少一個(gè)饋電底座，同軸線，上述金屬短路塊和上述金 屬饋電柱分別設(shè)置于上述U形金屬槽內(nèi)，且上述金屬短路塊和上述金屬饋電柱于上述U形 金屬槽內(nèi)沿上述U形金屬槽的長度方向依次錯(cuò)開排列，上述饋電底座設(shè)置于上述U形金屬 槽長度方向的槽壁上，上述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體由上述饋電底座穿過上述U形金屬槽的槽壁 與上述金屬饋電柱電連接。上述U形金屬槽一個(gè)輻射單元的長度(或者兩個(gè)上述金屬短路塊之間的長度)為 1-1. 5波長，寬邊為1/4波長，窄邊為0. 1波長。上述U形金屬槽內(nèi)沿其長度方向間隔設(shè)置有支撐于上述U形金屬槽長度方向的兩 側(cè)槽壁內(nèi)側(cè)面上的絕緣支撐柱。還包括安裝部件和圓形天線外罩，上述U形金屬槽固定安裝于上述圓形天線外罩 的中心，上述U形金屬槽的兩端通過上述安裝部件進(jìn)行固定，上述U形金屬槽、上述圓形天 線外罩及上述安裝部件裝配成為一個(gè)整體。采用上述方案后，本實(shí)用新型的水平極化全向天線，采用最大直徑尺寸為1/4波 長的U形金屬槽結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，直徑縮小了一半，對(duì)于空間要求比較高的場合尤其 適用；而且天線單元增益高出半波偶極子天線單元IdB以上，使得為提高天線增益，而增加 的單元數(shù)目的數(shù)量減少；同時(shí)可寬帶工作，方向圖在50%無明顯變化，駐波比在12%相對(duì) 帶寬內(nèi)小于1.5。天線不圓度士2dB以內(nèi)，優(yōu)于蝙蝠翼士3dB指標(biāo)。通過并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)，兩 個(gè)輻射單元組成的水平極化全向天線可以實(shí)現(xiàn)IKW的發(fā)射功率，四個(gè)輻射單元組成的水平 極化全向天線可以實(shí)現(xiàn)2KW的發(fā)射功率，并且通過調(diào)整饋線的長度可實(shí)現(xiàn)不同的方向圖下 傾角度，靈活控制天線覆蓋區(qū)域。

[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例--的立體圖；[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例--的俯視圖；[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二二的立體圖；[0017]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二二的俯視圖；[0018]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三Ξ的立體圖；[0019]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例三Ξ的俯視圖；[0020]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例三三的550MHz垂J1面方向圖；[0021]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例三三的700MHz垂J1面方向圖；[0022]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例三三的700MHz水平面方向圖；[0023]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例三的800MHz垂直面方向圖；圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例三的800MHz水平面方向圖；圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例三的900MHz垂直面方向圖；圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例三的700MHz垂直面預(yù)置下傾方向圖；圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例三的800MHz垂直面預(yù)置下傾方向圖；圖15為本實(shí)用新型實(shí)施例三的駐波比測試圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。實(shí)施例一本實(shí)用新型的一種水平極化全向天線，實(shí)施例一以一個(gè)基本輻射單元的天線為 例，如圖1、2所示，包括U形金屬槽1，兩個(gè)金屬短路塊2，金屬饋電柱3，饋電底座4，四根絕 緣支撐柱5，同軸線6，壓線器11，圓形天線外罩(圖中未示出)，以及安裝部件12和接插件 13。U形金屬槽1 一個(gè)輻射單元的長度(或者兩個(gè)金屬短路塊2之間的長度)為1-1. 5 波長，U形金屬槽1的寬邊為1/4波長，窄邊為0. 1波長。兩個(gè)金屬短路塊2分別設(shè)置于U形金屬槽1的槽內(nèi)兩端部，且金屬短路塊2橫貫 整個(gè)U形金屬槽1的寬度方向。金屬饋電柱3設(shè)置于U形金屬槽1的槽內(nèi)，位于U形金屬槽1長度方向內(nèi)兩金屬 短路塊2的中部，金屬饋電柱3固定于U形金屬槽1的長度方向的一側(cè)槽壁內(nèi)側(cè)面上。饋電底座4設(shè)置于U形金屬槽1長度方向的另一側(cè)槽壁上并與金屬饋電柱3相對(duì) 應(yīng)設(shè)置。饋電底座4和金屬饋電柱3分別與U型金屬槽1的長度方向的兩側(cè)槽壁保持緊密 電接觸，并且處于U型金屬槽1長度方向內(nèi)兩金屬短路塊2的中間。四根絕緣支撐柱5設(shè)置于U形金屬槽1的槽內(nèi)沿U形金屬槽1的長度方向間隔設(shè) 置，且絕緣支撐柱5的兩端分別固定支撐在U形金屬槽1的長度方向的兩側(cè)槽壁內(nèi)側(cè)面 上。U型金屬槽1通過絕緣支撐柱5保證其兩側(cè)槽壁之間平行，同時(shí)增加U型金屬槽1的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度。接插件13通過法蘭固定于安裝部件12的外側(cè)，接插件13的外導(dǎo)體穿過安裝部件 12與同軸線6的外導(dǎo)體保持電連接，接插件13的內(nèi)導(dǎo)體與同軸線6的內(nèi)導(dǎo)體保持電連接； 同軸線6的內(nèi)導(dǎo)體的另一端通過饋電底座4穿過U型金屬槽1的槽壁與金屬饋電柱3電連 接；同軸線6的外導(dǎo)體通過壓線器11緊貼在U型金屬槽1的槽壁外側(cè)面上，與U型金屬槽 1的槽壁外側(cè)面緊密接觸。U型金屬槽1兩端通過金屬短路塊2和安裝部件12固定于圓形天線外罩中心，使 得U型金屬槽1、安裝部件12和圓形天線外罩形成一個(gè)整體。U型金屬槽1與金屬短路塊2及安裝部件12之間，可以通過金屬螺栓或者焊接的 方式固定在一起。工作時(shí)，射頻能量通過接插件13和同軸線6的內(nèi)外導(dǎo)體，分別傳遞給金屬饋電柱 3和饋電底座4，使得與饋電底座4及金屬饋電柱3保持電連接的U型金屬槽1長度方向的兩側(cè)槽壁之間形成激勵(lì)電流，這種激勵(lì)電流沿著U型金屬槽1往兩端傳遞，形成水平極化全 向輻射。實(shí)施例二 本實(shí)用新型的一種水平極化全向天線，實(shí)施例二以兩個(gè)基本輻射單元組成的陣列 天線為例，如圖3、4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別僅在于沿著U型金屬槽1的長度方 向疊加起來的基本輻射單元數(shù)目不同，實(shí)施例一中的基本輻射單元為一個(gè)，本實(shí)施例的基 本輻射單元為兩個(gè)，由同軸線6-8、連接器9-10組成的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)，可承受IKW的發(fā)射功率。實(shí)施例三本實(shí)用新型的一種水平極化全向天線，實(shí)施例三以四個(gè)基本輻射單元組成的陣列 天線為例，如圖5、6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別僅在于沿著U型金屬槽1的長度方 向疊加起來的基本輻射單元數(shù)目不同，實(shí)施例一中的基本輻射單元為一個(gè)，本實(shí)施例的基 本輻射單元為四個(gè)；由同軸線6-8、連接器9-10組成的并聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)，可承受2KW的發(fā)射功率。作為示例，圖7-15給出了實(shí)施例三的水平極化全向天線在各種頻率下水平面 測試結(jié)果和垂直面測試結(jié)果，具體測試結(jié)果如下圖7中天線參數(shù)，測試頻率550MHz，極 化模式水平，波束狀態(tài)垂直波束主極化，波半寬度12.52° ；圖8中天線參數(shù)，測試頻 率700MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)垂直波束主極化，波半寬度10. 9° ；圖9中天線 參數(shù)，測試頻率700MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)水平波束主極化，不圓度士 1. 62 ；圖 10中天線參數(shù)，測試頻率800MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)垂直波束主極化，波半寬度 8.57° ；圖11中天線參數(shù)，測試頻率800MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)水平波束主極 化，不圓度士0. 96 ；圖12中天線參數(shù)，測試頻率900MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)垂直 波束主極化，波半寬度-J. 21° ；圖13中天線參數(shù)，測試頻率700MHz，極化模式水平，波 束狀態(tài)垂直波束主極化，波半寬度10. 5°，下傾角4. 82 ；圖14中天線參數(shù)，測試頻率 800MHz，極化模式水平，波束狀態(tài)垂直波束主極化，波半寬度9. 32°，下傾角4. 33 ；從 以上測試結(jié)果可以看出本實(shí)用新型實(shí)施例垂直面方向圖在550-900MHZ 50%相對(duì)頻率帶 寬內(nèi)無明顯變化，駐波比在12%相對(duì)帶寬內(nèi)小于1. 5，遠(yuǎn)優(yōu)于中國實(shí)用新型專利《高增益水 平極化全向陣列天線》(專利號(hào)=200520079193. 0)中提到的實(shí)施例5%的相對(duì)帶寬。同時(shí) 天線不圓度士2dB以內(nèi)，優(yōu)于蝙蝠翼士3dB指標(biāo)。在相同輻射單元數(shù)目的前提下，本實(shí)施例 4個(gè)輻射單元陣列的垂直面方向圖半功率角度比常規(guī)全向天線小4度(國標(biāo))，增益高IdB 以上。本實(shí)用新型中，由多個(gè)基本輻射單元組成的陣列天線，其U形金屬槽1 一個(gè)輻射單 元的長度為1-1. 5波長，寬邊為1/4波長，窄邊為0. 1波長；U型金屬槽1的槽內(nèi)沿其長度 方向設(shè)置有N個(gè)金屬短路塊2，在U型金屬槽1內(nèi)形成N-I個(gè)基本輻射單元。各基本輻射單 元的金屬饋電柱3分別與由本單元的饋電底座4穿過U型金屬槽1的槽壁的同軸線6的內(nèi) 導(dǎo)體的一端進(jìn)行電連接，同軸線6的數(shù)目根據(jù)基本輻射單元的個(gè)數(shù)而定，各同軸線6的內(nèi)導(dǎo) 體的另一端分別連接到連接器9。同軸線6-8上根據(jù)需要可設(shè)置多個(gè)壓線器11。
權(quán)利要求一種水平極化全向天線，其特征在于包括U形金屬槽，數(shù)個(gè)金屬短路塊，至少一個(gè)金屬饋電柱，至少一個(gè)饋電底座，同軸線，上述金屬短路塊和上述金屬饋電柱分別設(shè)置于上述U形金屬槽內(nèi)，且上述金屬短路塊和上述金屬饋電柱于上述U形金屬槽內(nèi)沿上述U形金屬槽的長度方向依次錯(cuò)開排列，上述饋電底座設(shè)置于上述U形金屬槽長度方向的槽壁上，上述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體由上述饋電底座穿過上述U形金屬槽的槽壁與上述金屬饋電柱電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平極化全向天線，其特征在于上述U形金屬槽一個(gè) 輻射單元的長度為1-1. 5波長，寬邊為1/4波長，窄邊為0. 1波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平極化全向天線，其特征在于上述U形金屬槽內(nèi)沿 其長度方向間隔設(shè)置有支撐于上述U形金屬槽長度方向的兩側(cè)槽壁內(nèi)例面上的絕緣支撐 柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平極化全向天線，其特征在于還包括安裝部件和圓 形天線外罩，上述U形金屬槽固定安裝于上述圓形天線外罩的中心，上述U形金屬槽的兩端 通過上述安裝部件進(jìn)行固定，上述U形金屬槽、上述圓形天線外罩及上述安裝部件裝配成 為一個(gè)整體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水平極化全向天線，其包括U形金屬槽，金屬短路塊，金屬饋電柱，饋電底座，同軸線，金屬短路塊和金屬饋電柱分別設(shè)置于U形金屬槽內(nèi)，且金屬短路塊和金屬饋電柱于U形金屬槽內(nèi)沿U形金屬槽的長度方向依次錯(cuò)開排列，饋電底座設(shè)置于U形金屬槽長度方向的槽壁上，同軸線由饋電底座穿過U形金屬槽的槽壁與金屬饋電柱電連接。本實(shí)用新型采用最大直徑尺寸為1/4波長的U形金屬槽結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，直徑縮小了一半，對(duì)于空間要求比較高的場合尤其適用；而且天線輻射單元增益較高，使得為提高天線增益，而增加的單元數(shù)目的數(shù)量減少；同時(shí)可寬帶工作，天線不圓度±2dB以內(nèi)，最大可以實(shí)現(xiàn)2kW的發(fā)射功率。
文檔編號(hào)H01Q13/10GK201725878SQ200920273260
公開日2011年1月26日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者龔云楓 申請人:泉州佳信天線有限公司