復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，包括：垂直方向設(shè)置的單極子天線和偶極子天線，其中，所述單極子天線設(shè)置于所述偶極子天線的下部，且所述單極子天線和所述偶極子天線分別設(shè)于對(duì)方的零深位置。本發(fā)明所述的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，將同頻段、同極化、同方向性的兩個(gè)天線進(jìn)行集成綜合設(shè)計(jì)，解決了在機(jī)載、車載等同頻段、同極化、同方向性的雙系統(tǒng)不能同時(shí)工作的情況，且能保證系統(tǒng)間具有高隔離度，將兩系統(tǒng)間影響盡量減小。而且，天線易于加工，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適合批量生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)載、車載及其他需要集成設(shè)計(jì)的天線系統(tǒng)中。
【專利說(shuō)明】復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及一種同頻段且具有高隔離度的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。在無(wú)線電設(shè)備中用來(lái)發(fā)射或接收電磁波，在無(wú)線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來(lái)傳遞信息的，都依靠天線來(lái)進(jìn)行工作。天線作為無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成設(shè)備之一，其性能指標(biāo)的好壞對(duì)整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。隨著通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)中天線的要求越來(lái)越高，小型化、高性能、集成化成為系統(tǒng)對(duì)天線追求的主要方向。
[0003]目前車載、機(jī)載等環(huán)境中通信系統(tǒng)越來(lái)越多，一個(gè)平臺(tái)中往往會(huì)搭載多種通信系統(tǒng)。其中某些系統(tǒng)使用天線的頻段、極化方式、最大增益方向等都是一致的，兩種功能天線如果安裝位置太近，天線間耦合必將非常嚴(yán)重。比如其中一個(gè)系統(tǒng)發(fā)射的大部分能量可能會(huì)被另一個(gè)系統(tǒng)接收，影響系統(tǒng)的通信距離，降低系統(tǒng)的功能，兩系統(tǒng)間將存在很大的干擾。在安裝平臺(tái)上，特別是機(jī)載環(huán)境上，同時(shí)安裝兩個(gè)天線也將給飛機(jī)平臺(tái)造成一定壓力。
[0004]目前在機(jī)載、車載環(huán)境中，如果兩個(gè)系統(tǒng)使用天線的頻段、極化方式、最大增益方向等都是一致時(shí)，避免其天線互相耦合的方式通常有兩種:第一、使用同一個(gè)天線并采用單刀雙擲開(kāi)關(guān)，使得兩個(gè)系統(tǒng)分時(shí)進(jìn)行工作；第二、采用一個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)使用一個(gè)天線，將兩個(gè)天線在空間位置上進(jìn)行隔離，如一個(gè)安裝在機(jī)背一個(gè)安裝在機(jī)腹上，保證兩個(gè)天線間的隔罔度。
[0005]在米用上述第一種方案，即分時(shí)進(jìn)行工作的情況下，其中的一個(gè)系統(tǒng)一半時(shí)間將處于關(guān)閉狀態(tài)，而在機(jī)載環(huán)境中，這種方式是非常危險(xiǎn)的；因此，目前多采用第二種方案，即一個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)使用一個(gè)天線，并在空間位置上進(jìn)行隔離。第二種方案可以保證兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作，且影響也較小，但是在機(jī)載、車載等安裝位置有限的平臺(tái)上，選擇兩個(gè)不同的空間位置，達(dá)到滿足系統(tǒng)間隔離度指標(biāo)是有些困難的，對(duì)于一些較小的安裝平臺(tái)，可能找不出滿足隔離度要求的兩個(gè)安裝位置，此時(shí)只能退回第一種方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在有限空間中滿足多個(gè)天線的安裝隔離度要求。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)包括:
[0008]垂直方向設(shè)置的單極子天線和偶極子天線，其中，所述單極子天線設(shè)置于所述偶極子天線的下部，且所述單極子天線和所述偶極子天線分別設(shè)于對(duì)方的零深位置。
[0009]優(yōu)選地，所述單極子天線為直接安裝在地面或?qū)щ娖矫娴闹睂?dǎo)體組成的天線；所述偶極子天線包括由兩根導(dǎo)體分別構(gòu)成的兩個(gè)天線臂，其中每根導(dǎo)體的長(zhǎng)度約為1/4波長(zhǎng)。
[0010]優(yōu)選地，在所述單極子天線的前端設(shè)置有引向器，在所述單極子天線的后端設(shè)置有反射器。
[0011]優(yōu)選地，所述單極子天線、引向器以及反射器的高度可調(diào)，所述單極子天線與引向器、反射器之間的距離可調(diào)。
[0012]優(yōu)選地，所述偶極子天線的饋電方式采用微帶線饋電的方式或巴倫饋電的方式。
[0013]優(yōu)選地，所述偶極子天線還包括一個(gè)反射板，所述反射板同時(shí)作為所述偶極子天線中位于上方的第一天線臂饋電時(shí)所用微帶線的地板。
[0014]優(yōu)選地，所述偶極子天線的兩個(gè)天線臂為彎曲或不彎曲結(jié)構(gòu)，所述天線臂能夠自由拉伸或縮短。
[0015]優(yōu)選地，所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的各組件都采用雙面覆銅印制板加工并設(shè)置在同一塊印制板上，在所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的各組件的表面采用導(dǎo)電氧化、鍍銀、鍍銅或鍍金處理。
[0016]優(yōu)選地，所述單極子天線和所述偶極子天線設(shè)于同一天線罩體內(nèi)，所述天線罩體表面設(shè)有兩個(gè)射頻接頭，能夠分別給兩個(gè)天線單獨(dú)饋電。
[0017]優(yōu)選地，在所述天線罩體內(nèi)使用發(fā)泡料進(jìn)行填充。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，達(dá)到了如下效果:
[0019]I)本發(fā)明所述的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，將同頻段、同極化、同方向性的兩個(gè)天線進(jìn)行集成綜合設(shè)計(jì)，解決了在機(jī)載、車載等同頻段、同極化、同方向性的的兩個(gè)系統(tǒng)不能同時(shí)工作的情況，且能保證系統(tǒng)間具有高隔離度，將兩系統(tǒng)間影響盡量減小。
[0020]2)本發(fā)明所述的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)小型化，在保證各天線性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，端口間還具有高隔離度，天線易于加工，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適合批量生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)載、車載及其他需要集成設(shè)計(jì)的天線系統(tǒng)中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的天線罩外形結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，產(chǎn)品制造商可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包括”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包括但不限定于”。說(shuō)明書(shū)后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0024]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0025]如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)包括垂直方向設(shè)置的兩個(gè)天線，所述兩個(gè)天線分別設(shè)于對(duì)方的零深位置。其中，天線具有的方向性本質(zhì)上是通過(guò)振子的排列以及各振子饋電相位的變化來(lái)獲得的，在原理上與光的干涉效應(yīng)十分相似。因此天線在某些方向上能量會(huì)得到增強(qiáng)，而在某些方向上能量會(huì)被減弱，即形成一個(gè)個(gè)波瓣(或波束)和零點(diǎn)。能量最強(qiáng)的波瓣叫主瓣，上下次強(qiáng)的波瓣叫第一旁瓣，依此類推；對(duì)于定向天線還存在后瓣。一般在主瓣和它下面的第一個(gè)旁瓣之間會(huì)有一個(gè)夾角，位于這個(gè)夾角間的信號(hào)非常弱。零深即為天線的電磁場(chǎng)中特有的名詞，指在天線方向圖上某個(gè)角度上天線增益比主瓣增益低很多的波谷，這個(gè)角度即是零深位置(如前所述，通常為主瓣和它下面的第一個(gè)旁瓣之間的一個(gè)夾角)。
[0026]具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例中所述的兩個(gè)天線是由一個(gè)位于所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)下部的單極子天線100和一個(gè)位于復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)上部的偶極子天線200和202組成。上述兩個(gè)天線同頻段、同極化、同方向性，通常零深相對(duì)于主波束大于_20db就表示有零點(diǎn)填充，而單極子天線理論上在其頂空是一個(gè)零深，偶極子天線在其臂所在的上下邊理論上也是零深，所以兩天線通過(guò)上述方式的綜合設(shè)計(jì)后，兩天線在理論上將有很高的隔離度。
[0027]單極子天線屬于非對(duì)稱天線，是由直接安裝在地面或?qū)щ娖矫娴闹睂?dǎo)體組成的天線，為增加單極子天線的定向性，在所述單極子天線100前端還添加有引向器101，在其后端還添加有反射器102。這樣底部的單極子天線100就形成一個(gè)主波束在引向器101方向的定向波束。進(jìn)一步地，所述單極子天線100、引向器101以及反射器102的高度可調(diào)，所述單極子天線100與引向器101、反射器102之間的距離可調(diào)。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)它們的高度和距離，可以使單極子天線諧振頻率工作在所需范圍內(nèi)，且增益盡量高。
[0028]偶極子天線可以看成是由兩根導(dǎo)體組成(兩臂200及202)，每根為1/4波長(zhǎng)，即天線總長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)，所以偶極子天線也叫半波振子(又稱對(duì)稱振子或半波對(duì)稱振子)。偶極天線的饋電點(diǎn)在半波振子的中心，采用巴倫進(jìn)行饋電。本實(shí)施例中所述的偶極子天線的饋電方式可采用微帶線饋電的方式或巴倫饋電的方式。微帶線是一根帶狀導(dǎo)(信號(hào)線)，與地平面之間用一種電介質(zhì)隔離開(kāi)。印制導(dǎo)線的厚度、寬度、印制導(dǎo)線與地層的距離以及電介質(zhì)的介電常數(shù)決定了微帶線的特性阻抗。如果線的厚度、寬度以及與地平面之間的距離是可控制的，則它的特性阻抗也是可以控制的。微帶線具有價(jià)廉、體積小、存在臨界匹配和臨界截止頻率，容易與有源器件集成.生產(chǎn)中重復(fù)性好，以及與單片射頻集成電路兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。巴倫是平衡不平衡轉(zhuǎn)換器的英文音譯，其原理是:按照天線理論，偶極天線屬平衡型天線，采用普通微帶線進(jìn)行饋電，偶極子兩臂電流不平衡將導(dǎo)致天線方向圖發(fā)生畸變，通常對(duì)偶極子天線采用微帶形的巴倫，本發(fā)明中即是使用眾多形式中的一種。
[0029]具體來(lái)說(shuō)，所述偶極子天線及單極子天線各包括一個(gè)反射板(反射器)，所述偶極子天線的反射板201通過(guò)覆銅箔連接成一塊，所述反射板201還作為所述偶極子天線第一天線臂200饋電時(shí)所用微帶線203的地板。
[0030]所述偶極子天線還包括有第二天線臂202，兩個(gè)天線臂200、202可以設(shè)置為彎曲或不彎曲結(jié)構(gòu)，可以自由拉伸或縮短，調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度，可實(shí)現(xiàn)天線的寬頻帶阻抗匹配。天線工作時(shí)，射頻信號(hào)通過(guò)射頻接頭，饋入印制板，并通過(guò)平衡饋電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)天線輻射振子的兩個(gè)臂饋電。
[0031]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述單極子天線100、引向器101、反射器102、偶極子天線的兩臂200、202以及微帶線203都采用雙面覆銅印制板加工并設(shè)置在同一塊印制板400上，此外，在所述單極子天線100、引向器101、反射器102、偶極子天線的兩臂200、202以及微帶線203的表面采用導(dǎo)電氧化、鍍銀、鍍銅或鍍金處理，以進(jìn)一步提高表面的導(dǎo)電率，減少損耗。
[0032]進(jìn)一步如圖2所示，所述單極子天線100和偶極子天線共孔徑設(shè)于同一天線罩體300內(nèi)，所述天線罩體表面設(shè)有兩個(gè)射頻接頭301，所述天線罩可以為玻璃鋼采用壓注工藝而成，表面噴漆。天線罩300內(nèi)表面與內(nèi)部輻射體之間可填充橡膠等發(fā)泡料，主要起減震、隔熱、絕緣的作用。天線罩300的主要作用為保證天線電性能的條件下，滿足飛機(jī)使用的環(huán)境條件要求，設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮其強(qiáng)度、環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)還兼顧外形尺寸、重量、迎風(fēng)面等要求。對(duì)外通過(guò)兩個(gè)射頻接頭301，實(shí)現(xiàn)與后端射頻同軸饋線的連接。
[0033]本發(fā)明所提供的一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，將垂直極化平面印制單極子天線和偶極子天線共孔徑設(shè)計(jì)，解決了在機(jī)載、車載等同頻段、同極化、同方向性的的兩個(gè)系統(tǒng)不能同時(shí)工作的情況。在同一頻段下能夠同時(shí)工作的情況下也能保證系統(tǒng)間具有高隔離度，將兩種系統(tǒng)間影響盡量減到最小，易于加工，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適合批量生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于機(jī)載、車載及其他需要集成設(shè)計(jì)的天線系統(tǒng)中。
[0034]上述說(shuō)明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合式天線包括:垂直方向設(shè)置的單極子天線和偶極子天線，其中，所述單極子天線設(shè)置于所述偶極子天線的下部，且所述單極子天線和所述偶極子天線分別設(shè)于對(duì)方的零深位置。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單極子天線為直接安裝在地面或?qū)щ娖矫娴闹睂?dǎo)體組成的天線；所述偶極子天線包括由兩根導(dǎo)體分別構(gòu)成的兩個(gè)天線臂，其中每根導(dǎo)體的長(zhǎng)度約為1/4波長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述單極子天線的前端設(shè)置有引向器，在所述單極子天線的后端設(shè)置有反射器。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單極子天線、引向器以及反射器的高度可調(diào)，所述單極子天線與引向器、反射器之間的距離可調(diào)。
5.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述偶極子天線的饋電方式采用微帶線饋電的方式或巴倫饋電的方式。
6.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述偶極子天線還包括一個(gè)反射板，所述反射板同時(shí)作為所述偶極子天線中位于上方的第一天線臂饋電時(shí)所用微帶線的地板。
7.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述偶極子天線的兩個(gè)天線臂為彎曲或不彎曲結(jié)構(gòu)，所述天線臂能夠自由拉伸或縮短。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu),其特征在于,所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的各組件都采用雙面覆銅印制板加工并設(shè)置在同一塊印制板上，在所述復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)的各組件的表面采用導(dǎo)電氧化、鍍銀、鍍銅或鍍金處理。
9.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單極子天線和所述偶極子天線設(shè)于同一天線罩體內(nèi)，所述天線罩體表面設(shè)有兩個(gè)射頻接頭，能夠分別給兩個(gè)天線單獨(dú)饋電。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合式天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述天線罩體內(nèi)使用發(fā)泡料進(jìn)行填充。
【文檔編號(hào)】H01Q21/06GK103943972SQ201410153191
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】韓壘, 程琦峰, 楊斌 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司