[發(fā)明專利]一種Ku波段全向天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210288659.2
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102882014A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋錫明;王國泉;莊少華
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西黃河集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01Q21/29
• 分類號: H01Q21/29;H01Q13/02
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)范疇，具體涉及的是微波波段全向天線領(lǐng)域。

背景技術(shù)

全向天線是移動(dòng)通信領(lǐng)域中基地臺(tái)、車臺(tái)和手持臺(tái)等方面必用的一種天線形式，一般對于全向天線有如下的技術(shù)要求：

1）天線方位面方向圖為圓形或具有弱方向性（相對電平的變化不超過3dB），覆蓋方位面360°空間；

2）電壓駐波系數(shù)系數(shù)盡可能小（≤1.50）；

3）在俯仰面內(nèi)具有定向輻射特性，要求在赤道面內(nèi)的輻射最大，增益高。

以前，在移動(dòng)通信中使用的全向天線有套筒式偶極天線、佛蘭克林天線、同軸線交叉共線天線和螺旋鞭天線與拉桿天線等，但這幾類全向天線一般只適用于短波、超短波及L波段等波段，對于厘米波及厘米波以上波段的全向天線，如果仍然采用上述諸天線，由于受到電氣尺寸的限制，結(jié)構(gòu)上難于實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)在微波波段的高頻段全向天線難以實(shí)現(xiàn)的不足，本發(fā)明提供一種Ku波段全向天線，用于整個(gè)微波波段，實(shí)現(xiàn)Ku波段方位面360°的波束覆蓋。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括一個(gè)一分任意路的同軸－波導(dǎo)功率分配/合成器和若干個(gè)喇叭天線，喇叭天線的輸入口與功分器輸出口大小相同，一分任意路的同軸－波導(dǎo)功率分配/合成器的每一個(gè)輸出口連接一個(gè)喇叭天線的輸入口，喇叭天線的輻射口向外，各個(gè)喇叭天線的輻射口在方位面上組成一個(gè)圓周陣；Ku波段微波信號通過同軸電纜接入一分任意路的同軸－波導(dǎo)功率分配/合成器的輸入端，經(jīng)過等幅同相功率分配后通過喇叭天線輻射到自由空間中，在自由空間中進(jìn)行波束疊加，在天線的遠(yuǎn)場形成全向方向圖。

所述的喇叭天線的數(shù)量N為5~12個(gè)。

所述的N為5時(shí)，圓周陣的直徑為90mm；N為8時(shí)，圓周陣的直徑為120mm；N為10時(shí)，圓周陣的直徑為150mm。

所述的喇叭天線的H面口徑尺寸a由公式確定，其中，λ為頻率f在自由空間的波長，λ＝c/f，f為全向天線工作的中心頻率，c為光速。

所述的喇叭天線的E面口徑尺寸b由公式確定，其中，2θ_0.5E根據(jù)全向天線的增益G的計(jì)算近似式G≈10log₁₀[42000/(360°×2θ_0.5E)]確定，該計(jì)算近似式的誤差小于0.5%。

本發(fā)明的有益效果是：以一種一分任意路的同軸－波導(dǎo)功率分配/合成器為主線，將微波信號等幅同相地分配到喇叭天線中；全向天線的E面方向圖的半功率波束寬度是可以通過改變喇叭天線E面的口徑尺寸來控制的，它可以方便地調(diào)節(jié)全向天線地增益；全向天線的方位面方向圖相對電平的變化大小可以由增減天線的單元數(shù)來調(diào)整，單元數(shù)越多，相對電平變化的工作頻帶越寬。

本全向天線不僅在Ku波段可以實(shí)現(xiàn)，而且其設(shè)計(jì)方法適用于整個(gè)微波波段。

附圖說明

圖1為6元Ku波段全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為8元Ku波段全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為10元Ku波段全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為仿真的6元全向天線在16GHz時(shí)的方位面極坐標(biāo)方向圖；

圖5為仿真的6元全向天線在工作頻帶內(nèi)的電壓駐波系數(shù)曲線圖；

圖6為仿真的10元全向天線在16GHz時(shí)的方位面極坐標(biāo)方向圖；

圖7為仿真的10元全向天線在工作頻帶內(nèi)的電壓駐波系數(shù)曲線圖；

圖8為實(shí)測的6元全向天線在15GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖9為實(shí)測的6元全向天線在16GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖10為實(shí)測的6元全向天線在17GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖11為實(shí)測的6元全向天線在工作頻帶內(nèi)的電壓駐波系數(shù)曲線圖；

圖12為實(shí)測的10元全向天線在15GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖13為實(shí)測的10元全向天線在16GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖14為實(shí)測的10元全向天線在17GHz時(shí)的方位面方向圖，其中，圖（a）和圖（b）分別為天線各掃描180度時(shí)的方位面方向圖；

圖15為實(shí)測的10元全向天線在工作頻帶內(nèi)的電壓駐波系數(shù)曲線圖。

具體實(shí)施方式