一種新型低剖面天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種新型低剖面天線，運(yùn)用于通訊系統(tǒng)中，包括金屬地和設(shè)置于其上方的天線部分，天線部分由四個旋轉(zhuǎn)對稱的天線單元組成，每個天線單元包括第一輻射片、第二輻射片和接地片。四個天線單元的第一輻射片水平設(shè)置并旋轉(zhuǎn)對稱，相鄰第一輻射片之間設(shè)置有非導(dǎo)電區(qū)域，第二輻射片和接地片一端垂直連接第一輻射射片，第二輻射片和接地片之間夾角呈90°。第二輻射片還與饋源相連，接地片另一端與金屬地相連。整個天線的高度小于通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率的自由空間波長的二十分之一，非導(dǎo)電部分的寬度設(shè)置為天線高度的十分之一。本實(shí)用新型通過對天線部分的設(shè)計(jì)，在保證了天線的垂直極化和水平面全向性同時，還大大縮小了天線的高度。
【專利說明】一種新型低剖面天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線的設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型低剖面天線。
【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)天線通常采用全向天線，室內(nèi)全向天線通常需要垂直極化以輻射或者接收相應(yīng)極化的電磁波，垂直極化的好處是不受地面的影響。最常規(guī)的垂直極化全向天線是一個圓盤形狀的金屬中央放置一單極輻射體，該單極輻射體與圓盤金屬垂直。當(dāng)然，為了保護(hù)作用，室內(nèi)天線外觀上通常需要天線罩。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的天線，要實(shí)現(xiàn)垂直極化和水平面全向的特點(diǎn)，天線一般需做的很高，傳統(tǒng)垂直極化的單極天線為自由空間波長的四分之一，從而全向天線體積較大，占用空間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型為一種新型低剖面天線，運(yùn)用于一通訊系統(tǒng)中，包括金屬地和與之相連的天線部分，所述天線部分位于所述金屬地的上方，且所述金屬地的面積不超過所述天線部分的投影面積；所述天線部分包括四個旋轉(zhuǎn)對稱的天線單元，相鄰兩所述天線單元之間設(shè)置有非導(dǎo)電區(qū)域；每個所述天線單元包括:
[0005]第一輻射片，水平設(shè)置，且四個所述天線單元的第一輻射片旋轉(zhuǎn)對稱；
[0006]第二輻射片，一端沿所述第一輻射片的一條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置并與所述第一輻射片相連，所述第二輻射片垂直于所述第一輻射片所在的平面，所述第二輻射片的另一端連接饋源；
[0007]接地片，一端沿所述第一輻射片的另一條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置并與所述第一輻射片相連，所述接地片垂直于所述第一輻射片所在的平面，所述接地片的另一端與所述金屬地相連；
[0008]所述第二輻射片和所述接地片位于所述金屬地和所述第一輻射片之間。
[0009]一些實(shí)施例中，所述天線部分與所述金屬地的距離小于所述通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率的自由空間波長的二十分之一。
[0010]一些實(shí)施例中，所述非導(dǎo)電區(qū)域的寬度為所述金屬地與所述天線部分的距離的十分之一。
[0011]一些實(shí)施例中，所述金屬地上設(shè)置有若干第一周期性孔，所述第一輻射片上設(shè)置有第二周期性孔。
[0012]一些實(shí)施例中，所述第一周期性孔與所述第二周期孔的周期性不相同。
[0013]一些實(shí)施例中，所述新型低剖面天線上還設(shè)置有饋線網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括:
[0014]介質(zhì)板，設(shè)置于所述金屬地上；
[0015]同軸線，設(shè)置于所述介質(zhì)板的中心位置處，且所述同軸線與所述饋源相連；
[0016]兩個阻抗變換線，一端與所述同軸線相連，且所述兩阻抗變換線的長度相同；
[0017]四個饋線，長度相同，每個所述阻抗變換線的另一端上連接兩個所述饋線的一端，且四個饋線的另一端與所述四個天線單元的第二輻射片相連。[0018]一些實(shí)施例中，每個所述阻抗變換線的長度為通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率自由空間波長的四分之一。
[0019]一些實(shí)施例中，所述四個天線單元的第一輻射片整體呈圓形。
[0020]本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0021]本實(shí)用新型提供的一種新型低剖面天線，實(shí)現(xiàn)了垂直極化和水平面全向的特點(diǎn)，同時在還實(shí)現(xiàn)了天線高度低的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]結(jié)合附圖，通過下文的敘述詳細(xì)說明，可更清楚地理解本實(shí)用新型的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的正視圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的透視圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的電場圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的E面方向圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一的H面方向圖；
[0028]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二的正視圖；
[0029]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例二的透視圖；
[0030]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例三中的饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0031]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例三中饋電網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)圖。
[0032]符號說明:
[0033]10-金屬地
[0034]11-第一周期性孔
[0035]20-天線單元
[0036]21-第一輻射片
[0037]22-第二輻射片
[0038]23-接地片
[0039]24-非導(dǎo)電區(qū)域
[0040]25-第二周期性孔
[0041]41-同軸線
[0042]42-阻抗變換線
[0043]43-饋線
【具體實(shí)施方式】
[0044]參見示出本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本實(shí)用新型的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0045]參考1-9，本實(shí)用新型提供的一種新型低剖面天線，運(yùn)用于一通訊系統(tǒng)內(nèi)，該新型低剖面天線包括金屬地10和與之相連的天線部分，天線部分由四個旋轉(zhuǎn)對稱的天線單元20組成，相鄰天線單元之間通過非導(dǎo)電區(qū)域24間隔開；其中，每個天線單元包括第一輻射片21、第二輻射片22和接地片23。本實(shí)用新型通過對天線部分的設(shè)計(jì)，在保證了天線的垂直極化和水平面全向性同時，還大大縮小了天線的高度。由于在通訊系統(tǒng)中天線一般根據(jù)通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率來接收和發(fā)射不同頻率的信號，本實(shí)用新型根據(jù)通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率的自由空間波長來設(shè)定天線的的整體高度。下面以工作頻率范圍為900MHZ-928MH為例，進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0046]實(shí)施例一
[0047]參考圖1-2，在本實(shí)施例中，該新型低剖面天線包括金屬地10和四個旋轉(zhuǎn)對稱的天線單元20，金屬地10設(shè)置于天線單元20的下方，且金屬地10的面積不超過四個天線單元20的投影面積，如果金屬地10的面積在X或Y方向超出四個天線單元20整體的投影面積，將導(dǎo)致該新型低剖面天線的方向性系數(shù)將降低；在具體實(shí)施時，金屬地10與天線單元20之間可通過絕緣介質(zhì)等方式來進(jìn)行支撐設(shè)置。在本實(shí)施例中，金屬地10、四個天線單元20整體均呈圓形，當(dāng)然在具體實(shí)施時，也可整體設(shè)置為正多邊形，此處不作限制。
[0048]在本實(shí)施例中，每個天線單元20均包括第一輻射片21、第二輻射片22和接地片23，其中第二輻射片22和接地片23均位于第一輻射片21與金屬地10之間。參考圖2，第一輻射片21設(shè)置于XY平面內(nèi)，四個天線單元20的第一輻射片21繞Z軸旋轉(zhuǎn)對稱；相鄰兩第一輻射片21之間設(shè)置有非導(dǎo)電區(qū)域24，整個非導(dǎo)電區(qū)域24形成十字形。第二輻射片22的上端沿第一輻射片21 —條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置，第二輻射片22與第一輻射片21相連并垂直于第一輻射片21所在的平面；同時第二輻射片還與饋源相連，實(shí)現(xiàn)對天線單元20的信號激勵。接地片23上端沿第一輻射片21的另一條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置，接地片23與第一輻射片21相連并垂直與第一輻射片21所在的平面，且接地片23與第二輻射片22之間的夾角為90°，接地片23的另一端與金屬地10相連。天線單元20關(guān)于軸線AA’進(jìn)行對稱和旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)整個天線系統(tǒng)。
[0049]在本實(shí)施例中，該新型低剖面天線的高度為H1，即金屬地10與天線部分之間的距離為H1，本實(shí)用新型采用以上的天線形式，使得高度Hl能夠設(shè)置為小于通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率自由空間波長的二十分之一，而傳統(tǒng)的天線的高度一般為工作頻率自由空間波長的四分之一。相鄰天線單元20之間存在耦合，非導(dǎo)電區(qū)域24的寬度為D1，即各天線單元20之間的距離為Dl，Dl的大小一般取高度Hl的十分之一；在本實(shí)施例中，新型低剖面天線的方向性系數(shù)通過各天線單元20之間的距離Dl來調(diào)節(jié)，有利于減小將降低天線單元20與金屬地10之間的等效電容和各天線單元20之間的耦合程度。另外，天線單元20的諧振頻率可以通過接地片23位置的調(diào)節(jié)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0050]參考圖3,為實(shí)施例一中新型低剖面天線的電場分布圖。符號E表不電場,為同時具有大小和方向的矢量，在笛卡爾坐標(biāo)系中，E=Ex+Ey+Ey，即E可以被分解Ex、Ey、Ez三個分量。Ex表不電場在X方向的大小，Ey表不電場在Y方向的大小，Ez表不電場在Z方向的大小。Ex、Ey表示水平極化，Ez表示垂直極化。由圖5可知，隨著Θ角度的變化，在Θ從80°到100°的區(qū)間內(nèi)，Ez分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他分量，實(shí)現(xiàn)了低剖面情況下的垂直極化。
[0051]下表為實(shí)施例一中新型低剖面天線各頻率下的定向性系數(shù)和可實(shí)現(xiàn)增益，由下表可見可實(shí)現(xiàn)增益平均為1.47dB。[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種新型低剖面天線，運(yùn)用于一通訊系統(tǒng)中，其特征在于，包括金屬地和與之相連的天線部分，所述天線部分位于所述金屬地的上方，且所述金屬地的面積不超過所述天線部分的投影面積；所述天線部分包括四個旋轉(zhuǎn)對稱的天線單元，相鄰兩所述天線單元之間設(shè)置有非導(dǎo)電區(qū)域；每個所述天線單元包括: 第一輻射片，水平設(shè)置，且四個所述天線單元的第一輻射片旋轉(zhuǎn)對稱； 第二輻射片，一端沿所述第一輻射片的一條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置并與所述第一輻射片相連，所述第二輻射片垂直于所述第一輻射片所在的平面，所述第二輻射片的另一端連接饋源； 接地片，一端沿所述第一輻射片的另一條內(nèi)側(cè)邊設(shè)置并與所述第一輻射片相連，所述接地片垂直于所述第一輻射片所在的平面，所述接地片的另一端與所述金屬地相連； 所述第二輻射片和所述接地片位于所述金屬地和所述第一輻射片之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述天線部分與所述金屬地的距離小于所述通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率的自由空間波長的二十分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述非導(dǎo)電區(qū)域的寬度為所述金屬地與所述天線部分的距離的十分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述金屬地上設(shè)置有若干第一周期性孔，所述第一輻射片上設(shè)置有第二周期性孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述第一周期性孔與所述第二周期孔的周期性不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或5所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述新型低剖面天線上還設(shè)置有饋線網(wǎng)絡(luò)，所述饋電網(wǎng)絡(luò)包括: 介質(zhì)板，設(shè)置于所述金屬地上； 同軸線，設(shè)置于所述介質(zhì)板的中心位置處，且所述同軸線與所述饋源相連； 兩個阻抗變換線，一端與所述同軸線相連，且所述兩阻抗變換線的長度相同； 四個饋線，長度相同，每個所述阻抗變換線的另一端上連接兩個所述饋線的一端，且四個饋線的另一端與所述四個天線單元的第二輻射片相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型低剖面天線，其特征在于，每個所述阻抗變換線的長度為通訊系統(tǒng)所要求的工作頻率自由空間波長的四分之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低剖面天線，其特征在于，所述四個天線單元的第一輻射片整體呈圓形。
【文檔編號】H01Q1/38GK203553343SQ201320600382
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】何其娟, 孫勁 申請人:上海安費(fèi)諾永億通訊電子有限公司