小型化双频超宽带全向天线制造技术

小型化双频超宽带全向天线，主要包括非对称振子，同轴电缆和天线罩，非对称振子可单面设置或双面设置，并由设置在介质基板上并按上下设置的振子上臂和振子下臂组成，振子下臂呈H型，振子上臂从顶部至底部由多段不等径的矩形段首尾相连组成，位于底部的矩形段与振子下臂不接触并嵌入至振子下臂的顶部的空间内，同轴电缆对非对称振子馈电，天线罩罩设在非对称振子的外侧，实现了全向天线的双频超宽带宽（0.698~0.96GHz，BW=262MHz，31.60%，VSWR

Miniaturized dual-frequency UWB omnidirectional antenna

Miniaturized dual-band UWB omnidirectional antenna mainly consists of asymmetric oscillator, coaxial cable and antenna cover. Asymmetric oscillator can be set on one side or on both sides. It consists of upper arm and lower arm of oscillator, which are set on dielectric substrate and set up on top and bottom. The lower arm of oscillator is H-shaped. The upper arm of oscillator is composed of rectangular segments with different diameters from top to bottom, and is located at the bottom. The rectangular section is not in contact with the lower arm of the oscillator and embedded in the space at the top of the lower arm of the oscillator. The coaxial cable feeds the asymmetric oscillator. The radome is located outside the asymmetric oscillator. The dual-band UWB width of the omnidirectional antenna (0.698-0.96GHz, BW=262MHz, 31.60%, VSWR) is realized.

【技术实现步骤摘要】
小型化双频超宽带全向天线
本技术涉及一种无线通信天线设备与技术，特别是涉及小型化双频超宽带全向天线。
技术介绍
移动通信技术的发展经历了1G、2G、3G和4G，目前正进入5G时代。众所周知，频谱是移动通信的战略性资源，产业发展始终围绕着这一主题进行。由于频谱资源的稀缺性、专用性、昂贵性，下一代移动通信技术在规划少量新频段的同时，总是沿用之前各代的全部或大部分频谱。另外，频率规划具有非连续性、离散性、地区差异性等特征。如此以来，新旧频谱的众多频率碎片便散布在多个超宽频带内。再者，由于多频天线设计难度远超超宽带天线，于是移动通信天线便形成了目前小型化、超宽带的技术发展趋势和路线，如覆盖698~960MHz/1427~2700MHz频段，以满足1G到4G的全部及5G的部分需求。在移动通信中，常见的天线类型有定向和全向两种。前者方向性好、增益高、覆盖范围大，但尺寸大、成本高、安装不便；后者水平全向覆盖、增益低，然而尺寸小、成本低、安装简单。鉴于上述的独特优点，全向天线这种最古老的天线至今仍在移动通信中广泛应用，如GSM频段小型基站天线。常见的全向天线分垂直（V）极化和水平（H）极化两种。V极化全向天线一般为单个半波振子或全波振子，或者多个振子共轴组阵。要实现超宽带工作，振子宽度或直径需加大或加粗。进一步地，若要实现两个或以上的超宽频带的话，振子宽度或直径将更大、更粗。然而，在工程应用领域，大部分天线的尺寸是严格受限的，尺寸过大会带来诸多问题，如风载大、不美观、成本高、安装不便等。因此，实际应用中的全向天线，在宽度或直径限定情况下，实现双频宽带将是非常困难的，然而其工程意义却是十分巨大的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种小型化、双频超宽带、高增益、全向性、高效率，以及高可靠、结构简单、低成本、易生产的垂直极化全向天线，并为小型化超宽带高增益全向天线设计和改进提供有益的参考方法。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：小型化双频超宽带全向天线，包括：非对称振子，单个非对称振子设置在介质基板的一面上，或者将两对相同的非对称振子对称设置在介质基板的两面上，两面上的非对称振子由金属化过孔阵相连，非对称振子由设置在介质基板上并按上下设置的振子上臂和振子下臂组成，所述的振子下臂呈H型，其包括左右对称设置的两个支臂、在顶部连接两个支臂的水平段以及寄生枝节，两个支臂和水平段围成顶部的空间和底部的空间，在底部的空间内设置有按轴线方向设置的寄生枝节，振子上臂从顶部至底部由多段不等径的矩形段首尾相连组成，矩形段的宽度由顶部至底部逐渐减小，位于中部的矩形段的左右两侧分别连接有至少一个外连枝节，位于底部的矩形段与振子下臂不接触并嵌入至振子下臂的顶部的空间内；同轴电缆，对非对称振子馈电，同轴电缆的内导体连接至振子上臂的底部的矩形段，同轴电缆的外导体连接至振子下臂的水平段的中心处，并沿非对称振子的中心线连接在寄生枝节朝振子下臂的底部延伸；天线罩，罩设在非对称振子的外侧。全向天线还包括两对加载片，两对加载片分别加载设置在非对称振子的振子上臂和振子下臂上，每对加载片包括两片分别设置在振子上臂或振子下臂的两侧边缘并按同一旋向设置的加载片，每对加载片的中心轴线与非对称振子的中心线重合。加载设置在振子上臂上的一对加载片的起止位置在振子上臂的顶部顶端和振子上臂的中部位置，加载设置在振子下臂上的一对加载片的起止位置在振子下臂的水平段和振子下臂的底部末端。加载片的加工材料为金属良导体，加载片的外形为圆柱面、直弯折面、平直面或其他曲面。水平段的中部朝下突出有枝节。振子上臂的长度短于振子下臂的长度，振子上臂和振子下臂的总长度小于0.5×λL，振子宽度为（0.055-0.07）×λL，λL为最低工作波长。两个支臂均由多段不等径的振子分段首尾相连组成，振子分段的宽度由顶部至底部逐渐变大。介质基板的基板材料的介电常数εr=1~20。天线罩的外形为圆柱形或扁矩形。天线罩加工材料为玻璃钢、ASA、ABS、UABS、PC或PVC。本技术有益效果是：本技术的积极进步效果在于，通过采取下列措施：1）设计宽带非对称振子，上下臂分别呈T形、H形；2）振子上下两臂中间部分嵌合；3）振子臂边缘加载圆柱面薄片；4）同轴电缆馈电。通过优化以上各部分的几何参数，本技术实现了全向天线的双频超宽带宽（0.698~0.96GHz，BW=262MHz，31.60%，VSWR<2.25；1.427~2.70GHz，BW=1273MHz，61.7%，VSWR<2.28）、较高增益（G=1.4-2.73dBi）、水平全向性（不圆度<2.67dB）、高效率（ηA≥82%）和小型化（长宽分别为0.352×λL、0.065×λL）。在振子宽度相同情况下，本方案的带宽比不加载圆柱片的带宽至少提升15%，比常规对称振子展宽50%以上。或者，在带宽相同时，振子宽度至少缩减30%。这一新颖技术思路的成功实现，是小型化超宽超宽带全向天线技术的重要突破，进一步推动了V极化全向天线技术的发展，具有重要理论意义和工程应用价值。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是小型化、双频超宽带、高增益、高效率、低成本的V极化全向天线的优选方案。而且，对于小型化超宽带高增益V极化全向天线、小型化多频高增益V极化全向天线，以及小型化超宽带高增益H/V双极化全向天线的设计和改进也是适用和有效的。附图说明图1为天线模型所采用的直角坐标系定义的示意图。图2为非对称振子模型的正视图。图3为小型化双频超宽带全向天线模型的侧视图。图4a为带圆形天线罩的小型化双频超宽带全向天线模型的俯视图。图4b为带扁形天线罩的小型化双频超宽带全向天线模型的俯视图。图5a为一对加载片的外形为直弯折面的小型化双频超宽带全向天线模型的俯视图。图5b为一对加载片的外形为平直面的小型化双频超宽带全向天线模型的俯视图。图5c为一对加载片的外形为其他曲面的小型化双频超宽带全向天线模型的俯视图。图6为小型化双频超宽带全向天线模型的右视图。图7为小型化双频超宽带全向天线模型的正视图。图8为小型化双频超宽带全向天线的输入阻抗Zin的频率特性曲线。图9为小型化双频超宽带全向天线的驻波比VSWR曲线。图10为小型化双频超宽带全向天线的反射系数|S11|曲线。图11为小型化双频超宽带全向天线在f1=698MHz的增益方向图。图12为小型化双频超宽带全向天线在f2=960MHz的增益方向图。图13为小型化双频超宽带全向天线在f3=1427MHz的增益方向图。图14为小型化双频超宽带全向天线在f4=1710MHz的增益方向图。图15为小型化双频超宽带全向天线在f5=2200MHz的增益方向图。图16为小型化双频超宽带全向天线在f6=2500MHz的增益方向图。图17为小型化双频超宽带全向天线在f7=2700MHz的增益方向图。图18为小型化双频超宽带全向天线的增益G随频率f变化特性。图19为小型化双频超宽带全向天线的H面不圆度随频率f变化曲线。图20为小型化双频超宽带全向天线的E-面（竖直面）半功率波束宽度HBPW随频率f变化特性。图21为小型化双频超宽带全向天线的效率ηA随频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小型化双频超宽带全向天线，其特征在于：包括：非对称振子（10），单个非对称振子（10）设置在介质基板（300）的一面上，或者将两个相同的非对称振子（10）对称设置在介质基板（300）的两面上，两面上的非对称振子（10）由金属化过孔阵（108、208）相连，非对称振子（10），由设置在介质基板（300）上并按上下设置的振子上臂（100）和振子下臂（200）组成，所述的振子下臂（200）呈H型，其包括左右对称设置的两个支臂（207）、在顶部连接两个支臂（207）的水平段（204）以及寄生枝节（206），两个支臂（207）和水平段（204）围成顶部的空间和底部的空间，在底部的空间内设置有按轴线方向设置的寄生枝节（206），振子上臂（100）从顶部至底部由多段不等径的矩形段（109）首尾相连组成，矩形段（109）的宽度由顶部至底部逐渐减小，位于中部的矩形段（109）的左右两侧分别连接有至少一个外连枝节（103），位于底部的矩形段（109）与振子下臂（200）不接触并嵌入至振子下臂（200）的顶部的空间内；同轴电缆（500），对非对称振子（10）馈电，同轴电缆（500）的内导体连接至振子上臂（100）的底部的矩形段（109），同轴电缆（500）的外导体连接至振子下臂（200）的水平段（204）的中心处，并沿非对称振子（10）的中心线连接在寄生枝节（206）朝振子下臂（200）的底部延伸；天线罩（600），罩设在非对称振子（10）的外侧。...

【技术特征摘要】
1.小型化双频超宽带全向天线，其特征在于：包括：非对称振子（10），单个非对称振子（10）设置在介质基板（300）的一面上，或者将两个相同的非对称振子（10）对称设置在介质基板（300）的两面上，两面上的非对称振子（10）由金属化过孔阵（108、208）相连，非对称振子（10），由设置在介质基板（300）上并按上下设置的振子上臂（100）和振子下臂（200）组成，所述的振子下臂（200）呈H型，其包括左右对称设置的两个支臂（207）、在顶部连接两个支臂（207）的水平段（204）以及寄生枝节（206），两个支臂（207）和水平段（204）围成顶部的空间和底部的空间，在底部的空间内设置有按轴线方向设置的寄生枝节（206），振子上臂（100）从顶部至底部由多段不等径的矩形段（109）首尾相连组成，矩形段（109）的宽度由顶部至底部逐渐减小，位于中部的矩形段（109）的左右两侧分别连接有至少一个外连枝节（103），位于底部的矩形段（109）与振子下臂（200）不接触并嵌入至振子下臂（200）的顶部的空间内；同轴电缆（500），对非对称振子（10）馈电，同轴电缆（500）的内导体连接至振子上臂（100）的底部的矩形段（109），同轴电缆（500）的外导体连接至振子下臂（200）的水平段（204）的中心处，并沿非对称振子（10）的中心线连接在寄生枝节（206）朝振子下臂（200）的底部延伸；天线罩（600），罩设在非对称振子（10）的外侧。2.如权利要求1所述的小型化双频超宽带全向天线，其特征在于：全向天线还包括两对加载片（401、402），两对加载片（401、402）分别加载设置在非对称振子（10）的振子上臂（100）和振子下臂（200）上，每对加载片（401、402）包括两片分别设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，吴中林，刘木林，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44