專利名稱：一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于通信，移動通信領(lǐng)域內(nèi)所有通信網(wǎng)絡(luò)中作為發(fā)射和接收無
線電信號的寬頻帶全向天線。
背景技術(shù)：
由于無線電通信設(shè)備和電子信息設(shè)備朝著多功能化，小型化，超寬帶以及與周圍 環(huán)境友好協(xié)調(diào)的方向發(fā)展，這使得寬頻帶，小型化成為國內(nèi)外研究的熱點課題之一。它涉及 到天線的寬帶阻抗匹配技術(shù)，天線的加載技術(shù)，天線的電抗補償技術(shù)，小天線外形的優(yōu)化設(shè) 計等先進技術(shù)和工藝。同時解決現(xiàn)有天線的一些缺點(l)目前要求天線的增益比較高，比 如要求有5-6dBi的增益，而已有的天線大多數(shù)是偶極子天線和單極子天線，方向圖上下相 等，所以有一部分電波被消耗，因此增益比較低。(2)目前用戶使用的天線要求小型化，要 求移動用天線能很好的安裝在路燈、草坪燈、以及廣告標(biāo)語牌等場合，因此天線的小型化成 為現(xiàn)代移動通信的重要發(fā)展方向。(3)現(xiàn)在的通信對帶寬的要求越來越高，目前移動通信 使用的天線要求既能實現(xiàn)向下兼容，有要求實現(xiàn)共站共址，已解決現(xiàn)有的資源緊缺現(xiàn)象。目 前的天線不能滿足現(xiàn)在的通信需求，特別是雙頻寬頻帶高增益天線達不到要求。(4)目前 的小區(qū)覆蓋和美化天線，大多采用單極子天線和偶極子天線，頻帶的控制比較困難，同時為 了充分利用現(xiàn)有的資源，適應(yīng)不同環(huán)境的需求，要求天線的設(shè)計靈活，能滿足不同場合的需 求。因此把多個頻段的天線集成為一種天線結(jié)構(gòu)，設(shè)計超寬帶天線是當(dāng)今技術(shù)發(fā)展的一種 趨勢，也是實現(xiàn)設(shè)備小型化的主要動力。以往的天線產(chǎn)品是針對不同的工作頻段進行設(shè)計 的，一般尺寸和體積都比較大，各不同的通信系統(tǒng)獨立設(shè)計，能否兼容或兼容的程度取決于 天線系統(tǒng)的帶寬及成本。而且開發(fā)的產(chǎn)品都是定向天線產(chǎn)品，雖然也有為數(shù)不多的寬頻帶 全向天線產(chǎn)品，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計繁瑣，通用性差，加工成本高，且性能存在一定的缺陷， 不宜推廣，這個移動通信小區(qū)覆蓋造成了一定的難度，因此開發(fā)多頻段，小型化，結(jié)構(gòu)簡單， 設(shè)計靈活，成本低廉的寬頻帶全向天線是當(dāng)今研究的重中之重。

發(fā)明內(nèi)容
1、所要解決的技術(shù)問題 針對以上不足本發(fā)明提供了一種有較高的輻射效率和高的增益、結(jié)構(gòu)簡單的一種
用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線。 2、技術(shù)方案 —種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，包括接地板、主輻射單元和饋電結(jié) 構(gòu)、寄生單元；主輻射單元由兩個槽線天線并聯(lián)組成，即槽線天線的上輻射單元和槽線天線 的下輻射單元并聯(lián)； 槽線部分采用指數(shù)漸變線和直線漸變結(jié)構(gòu)構(gòu)成的不對稱形狀；寄生單元與指數(shù)漸
變槽線天線的上輻射單元成正交結(jié)構(gòu)分布； 槽線天線由激勵區(qū)、輻射區(qū)和傳輸區(qū)組成；
激勵區(qū)、輻射區(qū)和傳輸區(qū)采用聚四氟介質(zhì)作為支撐； 主饋線穿過固定底座和接地板給槽線天線饋電，槽線天線的下輻射單元與饋電 電纜的外導(dǎo)體連接在一起，饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體與槽線天線的上輻射單元連接在一起，饋電 電纜的內(nèi)導(dǎo)體與并聯(lián)槽線的指數(shù)漸變部分相連接，外導(dǎo)體與直線漸變部分相連接在連接點 處，形成輻射區(qū)和激勵區(qū)。 所述的指數(shù)漸變線，其指數(shù)曲線的方程為y = 士AePx+D，y為槽線間距的一半，A為 常數(shù)，P為放大因子，D為偏離位置，設(shè)計時可以取D為零。 所述的直線漸變結(jié)構(gòu)，其直線漸變曲線的方程為y = kx+B，k為比例系數(shù)，x為輻
射口徑的長度，B為位置參量，可以設(shè)置為零。 槽線指數(shù)漸變曲線可采用多段圓弧擬合結(jié)構(gòu)組成。 上輻射單元、下輻射單元和寄生輻射單元可以采用引導(dǎo)電磁波傳播的延伸單元和
開槽裂縫單元。 3、有益效果 (1)本發(fā)明利用槽線天線的寬頻帶特性，設(shè)計一款高增益寬頻帶全向天線，本發(fā)明 的帶寬超過130%，并且有較高的輻射效率和高的增益。(2)本發(fā)明是一款全向天線，可安 裝在塑料桶內(nèi)和任何形狀的天線罩內(nèi)，方向圖比較理想，能覆蓋整個空間，電流分布均勻， 實現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋，大大提高了通信質(zhì)量，改善了通信環(huán)境。(3)本發(fā)明采用非對稱的槽線結(jié) 構(gòu)和并聯(lián)槽線結(jié)構(gòu)組成全向天線，不僅改善天線的寬頻帶阻抗匹配，增加天線的工作帶寬， 同時提供很好的全向輻射特性。(4)本發(fā)明提出的天線結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活，可以根據(jù)不同 的天線罩，優(yōu)化相應(yīng)的天線尺寸，便于實際生產(chǎn)和推廣。(5)本發(fā)明采用采用同軸饋電結(jié)構(gòu)， 材料簡便，生產(chǎn)容易，成本低，便于批量生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地說明。
圖l，其中l(wèi)為上輻射單元、2為寄生單元、3為下輻射單元、4為聚四氟、5為接地 板、6為固定底座、7為主饋線、8為、9為內(nèi)導(dǎo)體、10為外導(dǎo)體、11為N型連接器、12為連接 點、13為激勵區(qū)、14為輻射區(qū)、15為傳輸區(qū)、16為固定螺栓。 —種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線包括接地板、主輻射單元、寄生單元 和饋電結(jié)構(gòu)。 天線的主輻射單元由兩個槽線天線并聯(lián)組成(即槽線天線的上輻射單元1和槽線 天線的下輻射單元3并聯(lián))； 槽線部分采用指數(shù)漸變線和直線漸變結(jié)構(gòu)構(gòu)成的不對稱形狀，寄生單元2與指數(shù) 漸變槽線天線的上輻射單元1成正交結(jié)構(gòu)分布； 其指數(shù)曲線的方程為y二 士AePx+D，y為槽線間距的一半，A為常數(shù)，P為放大因子， D為偏離位置，設(shè)計時可以取D為零；
其直線漸變曲線的方程為y = kx+B， k為比例系數(shù)，x為輻射口徑的長度，B為位 置參量，可以設(shè)置為零； 槽線天線由激勵區(qū)13、輻射區(qū)14和傳輸區(qū)15組成； 激勵區(qū)13、輻射區(qū)14和傳輸區(qū)15采用聚四氟4介質(zhì)作為支撐。 主饋線7穿過固定底座6和接地板5給槽線天線饋電，槽線天線的下輻射單元3
與饋電電纜的外導(dǎo)體10連接在一起，饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體9與槽線天線的上輻射單元1連接
在一起，饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體9與并聯(lián)槽線的指數(shù)漸變部分相連接，外導(dǎo)體10與直線漸變部
分相連接在連接點12處，形成輻射區(qū)14和激勵區(qū)13。整個天線根據(jù)圖1上所示結(jié)構(gòu)，采用
固定螺栓16固定整個天線結(jié)構(gòu)，最后天線通過主饋線7的N形連接器11與射頻前端連接。 槽線指數(shù)漸變曲線可以采用多段圓弧擬合結(jié)構(gòu)組成。 輻射單元(輻射單元包括上輻射單元1、下輻射單元3和寄生輻射單元2)可以采 用引導(dǎo)電磁波傳播的延伸單元和開槽裂縫單元。 在槽線天線的指數(shù)漸變曲線的末端建立直流通路技術(shù)，提高天線的阻抗匹配和輻 射帶寬。 與普通的槽線天線相比，該天線總寬度通常為設(shè)計通信頻帶的下限頻率的半個波 長，本方案為了實現(xiàn)小型化設(shè)計的需求，實際采用的尺寸，遠遠小于A max/2 ( A max為工作波 段的最長工作波長)，在本實施實例中，我們采用槽線天線的輻射口徑小于正常的Amax/2， 通常的槽線天線的增益雖然很高，但是其輻射口徑都在1.3個波長以上，而本發(fā)明的天線 的輻射口徑較小，因此增益相對有所降低，但是可以完全滿足移動通信基站的使用。同時采 用指數(shù)漸變和直線漸變的槽線結(jié)構(gòu)，尺寸進一步縮小。這種寬頻帶天線的高度可以隨著漸 變結(jié)構(gòu)的變化而改變，以適應(yīng)不同的安裝環(huán)境需求。
此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 a.由于采用的槽式天線采用指數(shù)漸變和直線漸變線組成，既兼顧寬頻帶的阻抗匹
配特性，同時有利于天線的小型化設(shè)計，使得天線能作為美化天線使用。 b.天線采用正交寄生單元的結(jié)構(gòu)，能夠很好的改善方位面的輻射方向圖，提高天
線的不圓度，滿足天線的全向特性需求。 本發(fā)明采用電波傳播原理，電波沿著槽線張開的方向，向外輻射電磁波，高頻因激 勵區(qū)的逐漸張開輻射能量，低頻可以延伸到最大的輻射口徑，同樣基板的形狀和輻射體一 致，均構(gòu)成漸變結(jié)構(gòu)，因此可以覆蓋很寬的帶寬，滿足CDMA2000， GSM， 3G和藍牙通信需求， 同時還可以覆蓋UWB的低端部分，提供很好的全向輻射特性。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉
此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護 范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，包括接地板、主輻射單元和饋電結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括寄生單元(2)；主輻射單元由兩個槽線天線并聯(lián)組成，即槽線天線的上輻射單元(1)和槽線天線的下輻射單元(3)并聯(lián)；槽線部分采用指數(shù)漸變線和直線漸變結(jié)構(gòu)構(gòu)成的不對稱形狀；寄生單元(2)與指數(shù)漸變槽線天線的上輻射單元(1)成正交結(jié)構(gòu)分布；槽線天線由激勵區(qū)(13)、輻射區(qū)(14)和傳輸區(qū)(15)組成；激勵區(qū)(13)、輻射區(qū)(14)和傳輸區(qū)(15)采用聚四氟(4)介質(zhì)作為支撐；主饋線(7)穿過固定底座(6)和接地板(5)給槽線天線饋電，槽線天線的下輻射單元(3)與饋電電纜的外導(dǎo)體(10)連接在一起，饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體(9)與槽線天線的上輻射單元(1)連接在一起，饋電電纜的內(nèi)導(dǎo)體(9)與并聯(lián)槽線的指數(shù)漸變部分相連接，外導(dǎo)體(10)與直線漸變部分相連接在連接點(12)處，形成輻射區(qū)(14)和激勵區(qū)(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，其特征在于 所述的指數(shù)漸變線，其指數(shù)曲線的方程為y = ±Aepx+D， y為槽線間距的一半，A為常數(shù)，P 為放大因子，D為偏離位置，設(shè)計時可以取D為零。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，其特征在于 所述的直線漸變結(jié)構(gòu)，其直線漸變曲線的方程為y = kx+B，k為比例系數(shù)，x為輻射口徑的 長度，B為位置參量，可以設(shè)置為零。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，其特征在 于槽線指數(shù)漸變曲線可采用多段圓弧擬合結(jié)構(gòu)組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，其特征在于上輻射單元(l)、下輻射單元(3)和寄生輻射單元(2)可以采用引導(dǎo)電磁波傳播的延伸單元 和開槽裂縫單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于移動通信的高增益寬頻帶全向天線，其主輻射單元由兩個槽線天線并聯(lián)組成，即槽線天線的上輻射單元(1)和槽線天線的下輻射單元(3)并聯(lián)；槽線部分采用指數(shù)漸變線和直線漸變結(jié)構(gòu)構(gòu)成的不對稱形狀；寄生單元(2)與指數(shù)漸變槽線天線的上輻射單元(1)成正交結(jié)構(gòu)分布；寄生單元和槽線天線單元成正交結(jié)構(gòu)，槽線部分采用指數(shù)漸變線和直線漸變結(jié)構(gòu)構(gòu)成的不對稱形狀，不僅很好的改善天線的阻抗帶寬，同時有很好的全向輻射特性。本發(fā)明有較高的輻射效率和高的增益；提高了通信質(zhì)量，改善了通信環(huán)境；增加天線的工作帶寬；改善天線的阻抗帶寬；成本低，便于批量生產(chǎn)。
文檔編號H01Q13/08GK101699658SQ200910213030
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者劉乘源, 吳成云, 姜興文, 徐燕, 李渠塘, 李迎松, 王積祥, 邢紅兵 申請人:江蘇安特耐科技有限公司