[實用新型]超寬帶高增益波束上仰全向天線

有效

• 申請號: 201721150022.1
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN207474667U
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 李道鐵;吳中林;劉木林
• 申請（專利權）人: 廣東通宇通訊股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q9/28;H01Q21/00;H01Q21/08;H01Q3/00
• 代理公司: 深圳瑞天謹誠知識產權代理有限公司 44340
• 代理人: 張佳

本實用新型超寬帶高增益波束上仰全向天線包括共軸排列在同一介質基板上的第一寬帶子陣和第二寬帶子陣，兩子陣的陣元數不相等，最少陣元數為1，其陣元均為U形對稱振子，該介質基板上還設有饋電導線，該第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的振子通過饋電導線連接饋電電纜，分別連接第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的兩段所述饋電電纜的特性阻抗分別為Z₀₁和Z₀₂，該第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的輸入阻抗Z_in1、Z_in2分別等于其饋電電纜的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2。本實用新型超寬帶高增益波束上仰全向天線超寬帶、高增益、水平全向、波束上仰、大功率、高效率、輕小便攜、結構簡單、經濟耐用。

【技術領域】

本實用新型涉及一種全向天線設備與技術，特別是涉及一種適合無人機地面控制站的小型化超寬帶高增益波束上仰全向天線及其技術。

【背景技術】

隨著航空工業和信息技術的發展，人類進入了無人機時代。無人機適合執行各類任務，且具有高性價比的優勢，在軍民領域都具有廣闊的應用前景。軍用方面，無人機用于地圖測繪、情報偵察、戰場監視、對敵攻擊、中繼通信等；民用方面，無人機用于航空拍攝、物流快遞和科學探險等。目前，中國在無人機領域均處于世界領先水平。通常，無人機依靠地面站無線電遙控方式執行各類任務。這種無線鏈路由地面站和無人機天線之間建立。地面站一般采用高增益拋物面天線，無人機則使用低增益全向天線。前者頻率高、方向性強、波束窄、控制距離遠，但是傳播路徑上不能有障礙物遮擋，而且受地球曲率影響，只能視距傳播。因此，無人機飛行高度需要盡可能高，而且必須在主瓣波束內，且無法同時控制多架位于不同方位的無人機。另外，拋物面天線需要方位/俯仰面均可自由轉動的機構，體積大、成本較高。相比之下，若控制站采用低頻高增益全向天線，則可很好地解決上述問題。然而，高增益全向天線通常采用半波振子共軸組陣來實現，其最大輻射方向指向水平方向。這使得而無人機在接近地平線的低仰角區域控制效果好，而高仰角的空間區域控制效果很差，導致其活動空域極大地受限。因此，全向天線的主瓣需要上仰一定的角度，且上旁瓣間的零點進行填充，才能滿足無人機廣闊空域飛行控制的需要。通常，波束賦形采用陣列加權方式實現，但需要設計復雜的饋電網絡，造成天線增益下降、尺寸增大、便攜性變差、成本增加等。增益下降，會導致控制距離變近、無人機滯空時間變短等問題；尺寸增大，導致機動部署不便、風載過高。另一種方案是，采用串饋振子陣列，該方案的優點是饋電簡單、結構緊湊、成本低，缺點是增益偏低、帶寬窄、波束下傾。跟其他天線一樣，帶寬也是地面站天線的關鍵指標之一，它決定了可以控制的無人機數量及無人機的數據回傳速率。另外，為了使無線鏈路獲得最佳信噪比，地面站天線宜采用寬頻帶設計，利用不同波長電波的傳播特性以保持鏈路的魯棒性。顯然，常規的振子共軸陣列的方案難以滿足上述寬頻帶、多頻段的要求，而必須另辟蹊徑找到擴展帶寬的方法。

【發明內容】

本實用新型的目的在于提供一種超寬帶、高增益、水平全向、波束上仰、大功率、高效率、輕小便攜、結構簡單、經濟耐用的超寬帶高增益波束上仰全向天線。

為實現本實用新型目的，提供以下技術方案：

本實用新型提供一種超寬帶高增益波束上仰全向天線，其包括共軸排列在同一介質基板上的第一寬帶子陣和第二寬帶子陣，所述第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的陣元數不相等，且最少陣元數為1，其陣元均為U形對稱振子，該介質基板上還設有饋電導線，連接所述第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的各振子，該第一寬帶子陣和第二寬帶子陣通過饋電導線連接饋電電纜，分別連接第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的兩段所述饋電電纜的特性阻抗分別為Z₀₁和Z₀₂，該第一寬帶子陣和第二寬帶子陣的輸入阻抗Z_in1、Z_in2分別等于其饋電電纜的特性阻抗，即：Z₀₁＝Z_in1，Z₀₂＝Z_in2。