本實用新型涉及不平衡-平衡轉換的巴倫結構領域，具體涉及一種適用于偶極子天線的巴倫。
背景技術：
：二十世紀七十年代以后，微帶天線以其重量輕、體積小、成本低、低剖面和易于共形等優(yōu)點，引領眾多學者深入研究和發(fā)展。其中微帶偶極子天線,及由其衍生的準八木天線更因結構簡單、性能穩(wěn)定，在探測、通信、廣播電視和軍事等領域得到廣泛應用。偶極子天線、準八木天線等屬于差分平衡天線，以不平衡的同軸饋線對其進行饋電時，需要能夠實現(xiàn)不平衡-平衡轉換的巴倫進行匹配。近年來，隨著偶極子天線等平衡電路的需求，各種巴倫應時而生，它們有其特定的應用價值，往往也有相應的缺點。《Chung-HaoTsai,Hung-ChuanChen,andTzong-LinWu,“ANovelCompactBalunUsingaWeaklyCoupledLineWithGroundedResonator,”IEEEMicrowaveandwirelesscomponentsletters,VOL.24,NO.11,pp.762–765,november2014.》公開了利用平行微帶線間弱耦合實現(xiàn)的一款小型化寬帶巴倫，設計頻帶內增益穩(wěn)定，但是結構過于復雜，制作成本較高?！禔.M.Sánchez,M.Ribó,L.Pradell,J.AngueraandA.Andújar,“CPWbalunforprintedbalancedantennas,”IEEEElectronicsLetters22ndMay2014Vol.50No.11pp.785–786》公開了通過抑制共面微帶線中偶模信號、匹配奇模信號實現(xiàn)的一款共面巴倫，平衡性好，結構簡單，但帶寬較窄?！禨lawomirKoziel,StanislavOgurtsov,W.Zieniutycz,A.Bekasiewicz，“DesignofaPlanarUWBDipoleAntennaWithanIntegratedBalunUsingSurrogate-BasedOptimization,”IEEEAntennasandwirelesspropagationletters,vol.14,pp.366–369,2015.》公開了利用電容耦合的巴倫構造一體化超寬頻帶偶極子天線，結構簡單，但尺寸較大，輻射特性也不太理想?！禜ualiangZhang,HaoXin,“ADual-BandDipoleAntennaWithIntegrated-Balun,”IEEETransactionsonantennasandpropagation,vol.57,no.3,pp.786–789,March,2009.》是以四端口網(wǎng)絡實現(xiàn)的平面巴倫，仿真和測試結果表明該類巴倫在工作頻點處插入損耗小，相位特性好，但應用該巴倫構成的偶極子天線平衡性不太理想。技術實現(xiàn)要素：針對以上缺陷，本實用新型提供一種適用于偶極子天線的巴倫，具有結構簡單、尺寸小、制作成本低、工作頻帶寬、轉換效果好的特點，采用這種巴倫構成諧振頻率為2.45GHz的偶極子天線的仿真和實測回波損耗在2～3GHz內比較吻合、低于-10dB的相對帶寬超過25%、2.45GHz處的方向圖也符合偶極子天線的輻射特性。本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：一種適用于偶極子天線的巴倫，包括分別設置于基片正面的第一部和反面的第二部；所述巴倫的第一部包括第一水平部和四條并排的一端連接于第一水平部的豎直部，每條所述豎直部的長度等于天線諧振波長的四分之一；位于外側的兩條豎直部為C微帶線，位于中間的兩條豎直部為B微帶線，所述兩條B微帶線的另一端之間連接有第二水平部，所述兩條B微帶線、第一水平部和第二水平部所包圍形成的窗口區(qū)中設置有A微帶線，所述第一水平部和第二水平部在相對外側分別設置有第一輸入端和第一輸出端；所述巴倫的第二部包括兩條端口線，所述兩條端口線的外端分別作為第二輸入端和第二輸出端，內端分別延伸至窗口區(qū)在基片反面的投影區(qū)，并分別通過金屬過孔與A微帶線導通。本實用新型與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：A微帶線和B微帶線作為傳輸電路，依據(jù)平行微帶線上的電流分布規(guī)律，通過與傳輸電路平行的C微帶線來抵消不平衡饋電引起的交叉輻射，實現(xiàn)不平衡-平衡轉換；兩個輸入端和兩個輸出端異面設置，使天線輻射臂異面設置，有利于縮小天線的尺寸。附圖說明圖1為本實用新型的巴倫第一部結構示意圖。圖2為本實用新型的巴倫第二部結構示意圖。圖3為實施例的天線結構中電流分布圖。圖4為不采用巴倫的不平衡驗證天線結構。圖5為采用巴倫與不采用巴倫的兩種天線的E面輻射方向圖。圖6為實施例的天線的回波損耗的仿真和實測圖。圖7為實施例中的天線在2.45GHz的信號激勵時的H面仿真和實測方向圖。圖8為實施例中的天線在2.45GHz的信號激勵時的E面仿真和實測方向圖。具體實施方式如圖1和圖2所示的虛線矩形框中是一種適用于偶極子天線的巴倫，包括分別設置于相對介電常數(shù)的FR4基片1正面的第一部和反面的第二部，所述巴倫2的第一部包括第一水平部3和四條并排的一端連接于第一水平部的豎直部，每條所述豎直部的長度等于天線諧振波長的四分之一；位于外側的兩條豎直部為C微帶線4，位于中間的兩條豎直部為B微帶線5，所述兩條B微帶線5的另一端之間連接有第二水平部7，所述兩條B微帶線5、第一水平部3和第二水平部7所包圍形成的窗口區(qū)11中設置有A微帶線6，所述第一水平部3和第二水平部7在相對外側分別設置有第一輸入端和第一輸出端；所述巴倫的第二部包括兩條端口線9，所述兩條端口線9的外端分別作為第二輸入端和第二輸出端，內端分別延伸至窗口區(qū)11在基片1反面的投影區(qū)12，并分別通過半徑為1mm的金屬過孔8與A微帶線6導通。圖1中各結構參數(shù)為（單位：mm）：L1W1L2W2L3W3L4W4g21.5221362.2120.3如圖1所示，A微帶線6、B微帶線5和C微帶線4之間的間隙很小，較強的耦合令A微帶線6上電流I1對稱分布在靠近縫隙的兩側，B微帶線5內側分布有與A微帶線6上電流I1等值反向電流I2；B微帶線5和C微帶線4長度相等，且等于天線諧振波長四分之一，失配電流I3將在B微帶線5和C微帶線4之間的間隙兩側等值反向分布，實現(xiàn)平衡-不平衡匹配。以商用電磁仿真軟件HFSS對圖1和圖2所示由巴倫構建的偶極子天線進行仿真，激勵信號頻率為2.45GHz時，天線結構中的電流分布如3所示，天線兩條輻射臂10上電流方向一致，大小基本相等；A微帶線6兩側的電流與隔著縫隙緊鄰的B微帶線5內側電流大小基本相等，方向相反；B微帶線5外側與隔著縫隙緊鄰的C微帶線4內側電流大小基本相等，方向相反，可見仿真中的電流分布情況與理論分析一致。為驗證巴倫的轉換效果，構建如圖4所示的不平衡驗證天線結構，再在不平衡驗證天線中插入本實施例的巴倫，分別對采用巴倫和不采用巴倫的兩種天線進行仿真，得到如圖5所示的兩種天線的E面輻射方向圖；從圖5可見，不采用巴倫的不平衡驗證天線的E面輻射方向偏離理論方向30°左右，在插入巴倫后，E面輻射方向偏離得到有效糾正，與理論方向基本一致，驗證了本實施例的巴倫的有效性。在3m×5m×3m微波暗室中，用矢量網(wǎng)絡分析儀AgilentN5245A對圖1和圖2所示由巴倫構建的偶極子天線的回波損耗（S11）和輻射方向圖進行測試。在2～3GHz頻帶內天線回波損耗（S11）仿真和實測結果如圖6所示，在2～3GHz頻帶內回波損耗（S11）仿真和實測曲線比較吻合，實測回波損耗（S11）在2.14～2.81GHz頻帶內低于-10dB，仿真回波損耗（S11）在2.17～2.80GHz頻帶內低于-10dB。以S11低于-10dB為工程應用標準時，實測和仿真回波損耗（S11）相對帶寬均大于25%，可以將該巴倫定性為寬帶巴倫。在以2.45GHz的設計工作頻率為激勵信號頻率時，仿真和實測方向圖如圖7和圖8所示；在圖7中，實測與仿真方向圖都反映了偶極子天線在H面全向的輻射特點，實測與仿真方向圖前向吻合較好，后向存在1.6dBd的不圓度誤差；在圖8中，E面仿真與實測方向圖均為前后向幅值大，兩側幅值小，符合偶極子天線E面的輻射特點，與H面方向圖一致，兩曲線的前向吻合較好，后向實測值均比仿真值小1.6dB，實測后瓣偏離理論方向20°左右，這些誤差主要由天線實物與仿真模型的參數(shù)誤差、測試暗室不滿足遠場條件及固定天線的支架和SIM連接頭等引起的寄生輻射等因素造成。當前第1頁1 2 3