[發明專利]一種寬帶高增益CTS全向天線

有效

• 申請號: 202110532469.X
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113437485B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 尤陽;陸云龍;沈書豪;徐林通;劉穎巧
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q21/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種寬帶高增益CTS全向天線，包括圓柱形金屬基體和共線天線陣列，共線天線陣列由8個天線輻射單元構成，每個天線輻射單元分別采用環形CTS輻射枝節實現，每個環形CTS輻射枝節分別采用多級階梯阻抗變換器實現，圓柱形金屬基體的外側壁上開設有大小相同的8個環形槽，8個天線輻射單元一一對應設置在8個環形槽內，圓柱形金屬基體內部設置有采用并行饋電方式的同軸輸入的波導功分器，用于將幅相均勻分布的準TEM波等幅同向地饋送至8個天線輻射單元，8個天線輻射單元分別將饋送至其處的準TEM波輻射到自由空間形成均勻的球面場；優點是加工簡單，插入損耗較小，且具有超寬頻帶(相對帶寬可達為40％)和穩定高增益。

技術領域

本發明涉及一種全向天線，尤其是涉及一種寬帶高增益CTS全向天線。

背景技術

在無線通訊系統中，全向天線發揮著重要的作用。全向天線是一種能在水平面內360度均勻輻射能量的天線，可以在接收器和發送器的位置可變或不確定的情況下，廣泛應用于點對多點通訊、廣播、數據傳輸、組建無線擴頻網等領域。偶極子、單極子、雙錐、盤狀和環形天線是全向天線最廣泛使用的形式，但是，對于大多數全向天線元件而言，它們的增益太低，無法滿足許多要求高增益覆蓋大面積區域的無線應用要求。當前，為了提高全向天線的增益常采用天線陣列，最廣泛使用的全向陣列是共線陣列，它由幾個沿軸向共線安裝的串聯或并聯饋送的低增益全向天線元件組成。串聯饋電共線天線的有用帶寬天生就很窄，這是因為當頻率從中心頻率改變時，在連續的輻射部分之間會發生相位誤差。為了緩解日益緊張的頻帶資源需求，在不同頻率下獲得更好的帶寬性能和更穩定的波束方向，共線陣列的天線元件需要并行饋電。

申請號為201610098944.6的中國專利公開了一種基于角反射器的寬帶高增益全向天線，該全向天線采用4列印刷偶極子并饋直線陣，實現了天線的高增益能量輻射。該全向天線加工簡單，但是其為改善能量在水平面的均勻分布，將4列印刷偶極子并饋直線陣放置于角反射器的角平分線上，以致相對帶寬只有18.9％，并且在其工作頻帶范圍內，由于4列印刷偶極子并饋直線陣插入損耗較大，影響了天線輻射特性，以致該全向天線的增益穩定性較差。

CTS(Continuous Transverse Stub,連續切向節)結構具有高效率、高增益，加工簡單和易與載體表面共形等特點，已被廣泛應用于天線設計中。傳統的波導CTS天線通過矩形波導作為傳輸線，電磁波從波導的縫隙中輻射出來。目前，CTS天線除矩形波導的形式外，還有微帶線、共面波導和光子帶隙等形式。近年來，國內科研機構和高校對各種形式的CTS天線的研究工作也在大量開展。

鑒此，將CTS技術應用于全向天線，設計一種加工簡單，插入損耗較小，且具有超寬頻帶(相對帶寬可達為40％)和穩定高增益的寬帶高增益CTS全向天線具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種加工簡單，插入損耗較小，且具有超寬頻帶(相對帶寬可達為40％)和穩定高增益的CTS全向天線。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種寬帶高增益CTS全向天線，包括圓柱形金屬基體和共線天線陣列，所述的共線天線陣列由8個天線輻射單元構成，每個所述的天線輻射單元分別采用環形CTS輻射枝節實現，每個環形CTS輻射枝節分別采用多級階梯阻抗變換器實現，以實現超寬帶的阻抗匹配，所述的圓柱形金屬基體的外側壁上從上到下均勻間隔同軸開設有大小相同的8個環形槽，8個所述的天線輻射單元一一對應設置在8個所述的環形槽內，所述的圓柱形金屬基體內部設置有同軸輸入的波導功分器，所述的波導功分器可以實現并行饋電方式，形成全并饋網絡，用于產生幅相均勻分布的準TEM波并將該準TEM波通過8個環形槽等幅同向地饋送至8個天線輻射單元，8個天線輻射單元分別將饋送至其處的準TEM波輻射到自由空間形成均勻的球面場。