[發明專利]一種用于移動通信的小型多頻寬帶變形套筒天線

在審

• 申請號: 201710306951.5
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107302127A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 張穎松;孫魯兵;蔡洋;曹玉凡
• 申請（專利權）人: 張穎松
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/14;H01Q5/307
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司11467
• 代理人: 衛麟

技術領域

本發明涉及無線通信硬件設計領域，尤其涉及一種多頻寬帶套筒天線。

背景技術

隨著無線通信系統的迅猛發展，原有傳統的窄帶天線已滿足不了不斷發展的無線通信系統的需求。同時，為了盡量減少天線間的干擾，需要盡可能減少天線數量。因此，使用中，多個通信臺站通常需要共同使用更少的天線甚至是共用同一副天線。這也要求現在所研制的天線在保證通信效率高、匹配好、損耗小、體積小等性能要求的同時，能夠盡可能多地覆蓋足夠寬的頻段。考慮到現有天線的研究現狀及現代無線通信系統對天線所提出的各種需求，結構簡單的寬帶天線逐漸成為天線研究中的一個重要課題。

目前廣泛應用的寬帶全向線天線主要是寬帶套筒天線。寬帶套筒天線具有帶寬寬、功率容量大的特點。但是由于套筒結構復雜，參量多，難以同時兼顧良好的匹配特性與頻帶寬度。且，實際制作天線的過程中，天線的結構尺寸還需受到加工條件的限制，由此對天線的工作帶寬造成了一定程度的制約。

基于現有套筒天線結構復雜、參數調節困難、加工受限等不足，本發明提出一種變形套筒天線結構。該天線，結構簡單、易于加工、寬頻帶、小型化，既具有理論研究價值，又能很好的填補當前移動平臺應用的空白，具有很大的實用意義

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種變形套筒天線，及其對應的參數調節方法。

首先，為實現上述目的，提出一種變形套筒天線，包括底部加載導體柱、導電底板、天線內部導體柱，所述變形套筒天線采用均勻設置于所述導電底板外緣的變形套筒導體柱陣列代替傳統套筒天線的套筒結構；

所述變形套筒天線由一根穿過所述導電底板的導體柱構成所述底部加載導體柱和所述天線內部導體柱：所述的天線內導體柱可以看做是所述底部加載導體柱的延伸，兩者為一體，所述導體柱與所述導電底板連接的部分形成饋電輸入端口；以所述饋電輸入端口為界，靠近饋電端的導體柱構成所述底部加載導體柱，靠近輻射端的導體柱構成所述天線內部導體柱；

所述變形套筒導體柱陣列包括至少1根套筒導體柱，所述套筒導體柱的方向與所述天線內部導體柱同向，所述套筒導體柱的長度根據套筒結構等效電容值確定，即，根據所述變形套筒天線輻射頻段阻抗匹配的要求，結合選取的所述導電底板的面積，通過軟件仿真確定所述套筒導體柱的長度。

進一步，上述變形套筒天線中，還包括螺旋導體柱，所述螺旋導體柱為均勻螺距的彈簧形狀導體(為簡化設計，便于加工實現，所述螺旋導體柱也可以采用變螺距)；所述螺旋導體柱套接于所述天線內部導體柱的輻射端，所述螺旋導體柱與所述天線內部導體柱的整體電長度合計為1/4低頻輻射波長(即基頻輻射波長的1/4)。選用螺距變化的螺旋導體柱時，需要同時對螺旋直徑與螺距相對調整，使其伸直后的等效電長度滿足天線輻射波長要求。

具體而言，上述變形套筒天線中，螺旋導體柱通過卡合于所述變形套筒導體柱陣列輻射端的第一絕緣固定結構固定：所述第一絕緣固定結構的外部結構與所述變形套筒導體柱陣列的輻射端匹配并緊密卡合，所述第一絕緣固定結構的內部設有沿所述螺旋導體柱安裝方向并與所述螺旋導體柱形狀相匹配的通孔結構，所述螺旋導體柱的耦合端通過所述通孔結構固定于所述天線內部導體柱的輻射端。本領域技術人員應當理解：這里所述的饋電端是以所述底部加載導體柱為參照，遠離所述導電底板的方向；所述的輻射端是以所述天線內部導體柱為參照，遠離所述導電底板的方向。

進一步，上述變形套筒天線中，還包括耦合輻射導體。所述耦合輻射導體為設置于所述天線內部導體柱的輻射端延長線上的金屬圓柱，所述耦合輻射導體的長度為1/4高頻輻射波長。

為保證輻射特性，并保證天線機械結構的穩定，耦合輻射導體通過設置于所述螺旋導體柱內的第二絕緣固定結構固定。所述第二絕緣固定結構的外部結構與所述螺旋導體柱(5)的內側匹配，所述第二絕緣固定結構套接于所述螺旋導體柱內，所述第二絕緣固定結構的內部設有沿天線內部導體柱的輻射方向并與所述耦合輻射導體尺寸相匹配的穿孔結構，所述耦合輻射導體貫穿所述穿孔結構，由所述穿孔結構固定。

為更進一步保證上述變形套筒天線的機械結構穩定，所述變形套筒導體柱陣列的輻射端還包括橫向固定桿，所述橫向固定桿垂直于所述天線內部導體柱的輻射方向(即天線的軸向)，所述橫向固定桿與所述變形套筒導體柱陣列中相鄰的套筒導體柱固定連接。

其次，為實現上述目的，還提出一種針對上述變形套筒天線的設計方法，步驟包括：

根據極化參數，確定所述變形套筒天線中套筒導體柱的個數；