[發(fā)明專利]一種小型化寬帶高增益全向天線

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810349031.6
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108736152A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李道鐵;吳中林;劉木林
• 申請（專利權(quán)）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;H01Q21/00;H01Q21/29
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

一種小型化寬帶高增益全向天線，涉及無線通信天線設(shè)備與技術(shù)，由多元復(fù)合陣列和向多元復(fù)合陣列饋電的外部饋線組成；多元復(fù)合陣列包括M組按同一直線方向同間距均勻排列而成的N元子陣，以及對每個N元子陣進行饋電的M組印制平衡雙導(dǎo)饋線，N元子陣由N個形狀大小相同的超寬振子單元并列組成，超寬帶振子單元由振子上臂、振子下臂和兩個寄生枝節(jié)組成，首先構(gòu)造超寬帶振子單元，然后將N個單元組成寬帶子陣，采用平衡雙導(dǎo)線饋電，阻抗設(shè)計為25Ω而非常規(guī)的50Ω，這使得其寬帶特性與單振子相當(dāng)，增益卻提高近一倍，為實現(xiàn)更高增益提供了基本前提。進一步減少焊點、互調(diào)性能好，重量輕，成本低，適合批量生產(chǎn)，并具有小型化、高增益效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信天線設(shè)備與技術(shù)，特別涉及的是一種小型化寬帶高增益全向天線。

背景技術(shù)

全向天線，通常指在方位面具有均勻輻射特性的一類天線，它在無線通信領(lǐng)域中具有廣泛而重要的用途，典型場景如通信基站、廣播電視塔，或車輛、飛行器、無線網(wǎng)關(guān)等終端設(shè)備。首先，由于用戶設(shè)備相對于基站臺的位置和方位是任意的，使用全向天線不僅能保證良好的通信效果，還可以減少設(shè)備尺寸與成本。另外，考慮到基站的覆蓋范圍和系統(tǒng)容量，全向天線必須是高增益、寬帶寬和高功率。再者，考慮到大量部署和實際安裝，全向天線還必須具有小型化、低互調(diào)、低成本、適合量產(chǎn)等特點。綜上所述，在工程領(lǐng)域中，小型化、寬帶寬、高增益、高效率、低成本、低互調(diào)、易生產(chǎn)的全向天線具有強烈的應(yīng)用需求。

迄今為止，人們所發(fā)明的各種高增益全向天線幾乎都是采用半波振子共線或共軸組陣方式來實現(xiàn)。受制于應(yīng)用需求、設(shè)計難度、尺寸限制等因素，高增益全向天線的常見增益為5~12dBi。而且，隨著增益增加，帶寬將逐漸減小，即增益與帶寬是一對矛盾。常規(guī)高增益寬帶振子陣列，通常選用直徑較粗的金屬管為輻射單元，采用同軸電纜來構(gòu)建饋電網(wǎng)絡(luò)。這種方案可克服增益和帶寬的矛盾，且功率容量大，但焊點多、互調(diào)差、重量重、成本高、量產(chǎn)困難。相比之下，PCB印制方案則具有低互調(diào)、高可靠性、低成本、重量輕、適合批產(chǎn)等優(yōu)點，但功率容量較低、阻抗帶寬較窄、增益帶寬更窄。鑒于上述特點，印制振子陣列低增益、窄頻帶系統(tǒng)，如終端設(shè)備上獲得了廣泛應(yīng)用。如果解決大功率和帶寬較窄的問題，印制振子陣列將成為全向基站的理想設(shè)計方案。綜上所述，小型化高增益寬帶全向天線具有廣闊的應(yīng)用前景，但仍需突破諸多工程技術(shù)瓶頸，因此仍是天線研究的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小型化寬帶高增益全向天線，首先構(gòu)造超寬帶振子單元，然后將N個單元組成寬帶子陣，采用平衡雙導(dǎo)線饋電，阻抗設(shè)計為25Ω而非常規(guī)的50Ω，這使得其寬帶特性與單振子相當(dāng)，增益卻提高近一倍，為實現(xiàn)更高增益提供了基本前提。進一步，將M個這樣的N元子陣再組陣，構(gòu)成更高增益的復(fù)合陣，并采用同軸電纜饋電以保持子陣寬帶特性，減少焊點、互調(diào)性能好，重量輕，成本低，適合批量生產(chǎn)，并具有小型化、高增益效果。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是：一種小型化寬帶高增益全向天線，由多元復(fù)合陣列和向多元復(fù)合陣列饋電的外部饋線組成；

所述的多元復(fù)合陣列包括M組按同一直線方向同間距均勻排列而成的N元子陣，以及位于每個N元子陣排列中心線上對每個N元子陣進行饋電的M組印制平衡雙導(dǎo)饋線，其中，M≥2ⁿ，n=1、2、3……，在每個N元子陣的兩端設(shè)有使該N元子陣的印制平衡雙導(dǎo)饋線的上下饋線短路的金屬化過孔，在每個N元子陣中心設(shè)有用于外部饋線與印制平衡雙導(dǎo)饋線的上下饋線電連接的中心饋電孔；