[發明專利]一種引向天線及其設計方法

有效

• 申請號: 202110736246.5
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113644423B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 呂文俊;肖勇;揭水平;江嘯;張大帥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q15/14;H01Q1/50;H01Q1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發明公開了一種引向天線及其設計方法，屬于天線與微波技術領域。該天線由主振子、引向器和反射板構成，主振子、引向器均為扇形結構，其圓弧長度約為中心頻率對應的一個波長，主振子與引向器(引向器的個數可以為多個)可以位于介質基板同一平面也可以位于介質基板不同平面。引向器和主振子可以用模式擾動裝置來調諧其工作模式。本發明具有高增益、寬帶寬、結構簡單的特點，在未來移動通信和無線通信中有廣泛應用前景。

技術領域

本發明涉及一種引向天線的設計方法，屬于移動通信與微波技術領域。

背景技術

目前隨著無線通信技術的快速發展，移動通信網絡的不斷完善以及室外基站的不斷建設，室外的通信已經能夠較好的滿足人們的需求，但是室內的通信質量以及室內信號的覆蓋情況卻不盡人意。在地下停車庫、隧道、礦井、電梯等封閉區域還存在著大量移動通信盲區。

為了解決移動通信在封閉環境內中基本無信號或覆蓋效果差的問題，性能優良的定向天線成為封閉環境下通信天線的首選。具有高定向性、高增益性能的八木天線或對數周期振子天線在封閉環境通信覆蓋中得到廣泛應用，然而傳統八木天線主要為單模諧振類型、帶寬較窄，且需要較多單元數來實現高增益特性，對數周期振子天線則需要更多的單元數，才能同時實現寬帶和中等增益特性。

因此，隨著新制式移動通信系統的發展，迫切需要研制寬帶、高增益、結構簡單且體積小巧的新型八木天線。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術存在的問題，提出一種引向天線，該天線具有簡單的扇形結構，在工作頻段內具有雙模諧振特性、相對帶寬可達40％，且最少僅需3單元(1個反射器+一個主振子+1個引向器)，即可實現10dBi以上的輻射增益，具有結構簡單，性能優良，便于制作實現等一系列優點。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種引向天線的設計方法，所述引向天線采用二維諧振的電流薄片工作模式，其電流分布諧振模式受控于貝塞爾-傅里葉二重級數；所述天線的設計方法具體為：

在介質基板的表面設置兩個相同且關于介質基板中軸線對稱的第一扇形貼片，構成所述引向天線的主振子；

在介質基板的表面設置兩個相同且關于介質基板中軸線對稱的第二扇形貼片，構成所述引向天線的引向器，所述引向器與所述主振子之間通過弧弧耦合實現增益的提高；

介質基板放置于反射板表面，且介質基板的中軸線垂直于反射板。

進一步，在所述主振子和引向器上設置枝節、開槽或枝節與開槽的組合，以調諧其工作模式。

進一步，兩個所述第一扇形貼片設置在介質基板的相同或不同表面，兩個所述第二扇形貼片設置在介質基板的相同或不同表面。

進一步，所述第一扇形貼片與所述第二扇形貼片設置在介質基板的相同或不同表面；當所述第一扇形貼片與所述第二扇形貼片設置在介質基板的不同表面時，兩者之間的距離可為正值或負值或零。

進一步，所述第二扇形貼片的弧長小于所述第一扇形貼片的弧長。

進一步，兩個所述第一扇形貼片之間存在間隙，兩個所述第二扇形貼片之間存在間隙。

進一步，所述主振子的激發點位于第一扇形貼片最靠近介質基板中軸線的一條邊上，且所述激發點不是第一扇形貼片的頂點。

一種引向天線，由上述的方法制得。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明提出一種引向天線的新型設計方法，著眼采用多模諧振的二維全波振子技術，使用主振子結構與引向器結構，以較少的單元數實現較高增益，同時實現相對帶寬40％以上的工作帶寬，充分簡化天線結構，制作工藝簡單，成本低廉，滿足新一代寬帶移動通信的應用需求。

附圖說明