[發明專利]超寬帶水平極化全向天線以及構建方法

有效

• 申請號: 201810191680.8
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108598673B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 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: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q9/04
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

超寬帶水平極化全向天線以及構建方法，包括如下步驟：步驟一，建立空間直角坐標系，步驟二，構造Alford環的上臂；步驟三，構造Alford環的下臂；步驟四，中心同軸饋電。振子為圓弧形，數量至少3個；各振子弧度約180°，雙導體饋電，各對振子不共面；中心通知饋電，獲得了較印制形式更好的性能：帶寬更寬，達到62%，展寬20%以上；增益較高，達到2.5~4.8dBi，改善1~2dB；效率更高，提高了10%以上；功率容量增大，至少增大100%；五、成本降低，至少減少50%。該方法還具有思路新穎、原理清晰、方法普適、實現簡單、易批量生產等特點，是低成本Alford環天線的優選方案，而且對于高增益水平極化全向陣列天線、多頻水平極化全向天線和H/V雙極化全向天線的設計和改進也是適用和有效的。

技術領域

本發明涉及一種無線通信天線設備與技術，特別是涉及超寬帶水平極化全向天線以及構建方法。

背景技術

全向天線是無線通信領域中一種重要的天線類型。長期以來，人們發明的全向天線多為垂直極化，而水平極化全向天線的設計則困難得多。但是，水平極化全向天線應用需求同樣十分強烈和廣泛，如與垂直極化全向天線組成H/V正交雙極化全向MIMO天線，以提高通信系統的容量。迄今為止，已發明的水平極化水平全向天線幾乎都是基于環天線理論，即電小環天線和電大Alford環天線。前者是最早發明的水平極化全向天線，但由于周長遠小于波長，電流處處等幅同相，它的增益很低、帶寬很窄、效率很差，常作為有源接收天線使用；后者則是將多個水平半波振子按圓周方式排列于一塊介質基板上，帶寬較寬、全向性好、增益和效率較高、剖面很低，但整體尺寸較大、饋電網絡設計復雜、成本較高。除上述方案外，還可通過對數周期天線組陣方式來實現，主要方案有：（1）將幾支的對數周期天線（LPDA）短端朝上豎直放置，同樣排列成一個圓周來實現超寬帶水平極化全向天線。這種方案的高度和直徑為數個波長量級，對于尺寸要求嚴格的場景顯然是不適用的；（2）將幾支對數周期天線短端朝內相對，共面排成圓陣。這種方案同樣尺寸大、方向圖差、增益低、匹配困難。另外，還有其他一些技術方案，也都存在尺寸大、方向圖差的缺點。綜上所述，高性能寬帶水平極化水平全向天線是無線通信中的關鍵設備和技術瓶頸。在工程應用需求的背景下，它將始終是天線領域中的重要研究課題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種超寬帶水平極化全向天線以及構建方法，具有低成本、超寬頻帶、全向性、水平極化、較高增益、高效率和高功率，以及低剖面、結構簡單、適合量產的優點。

為實現上述技術目的，所采用的技術方案是：超寬帶水平極化全向天線，包括Alford環上臂、Alford環下臂以及饋電電纜；

所述的Alford環上臂設有呈直線的上導體饋線，從上導體饋線的中心至兩側分別設有數量相等、從短至長、從低至高排布的至少三條圓弧振子，圓弧振子的弧度均為π/4，在上導體饋線一側旋向交錯反向設置的所有圓弧振子以上導體饋線的中心為圓心旋轉180°后，與上導體饋線另一側的圓弧振子完全重合；

所述的Alford環下臂設置在Alford環上臂的下方，設有呈直線的下導體饋線，從下導體饋線的中心至兩側分別設有位于數量相等從短至長、從高至低排布的至少三條圓弧振子，圓弧振子的弧度均為π/4，Alford環下臂是以上導體饋線的軸線為對稱軸對Alford環上臂的完全鏡像；

所述的饋電電纜的內外導體分與上導體饋線和下導體饋線相連。

進一步，所述的上導體饋線的頂面和底端的中間部分均為平面，頂面中間部分的平面長度小于底面中間部分的平面長度，頂面和底面從中心往兩側方向逐漸朝上斜傾。