一种用于移动通信的小型多频宽带变形套筒天线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于移动通信的小型多频宽带变形套筒天线，将现有套筒天线的套筒结构简化为均匀设置于底板上的若干柱体，通过底部加载金属柱实现天线输入阻抗的匹配。这样的设计，在保持与传统套筒天线相同的辐射特性的同时，大大降低了天线的加工难度。根此外，变形套筒天线还增加了螺旋化导体结构，由将螺旋结构提供天线工作频段所对应的电尺寸，缩短变形套筒天线的整体物理长度。本实用新型专利技术，还进一步提供了能够与变形套筒结构相耦合的高频辐射结构，与变形套筒结构配合，能够有效拓展天线的辐射带宽。本实用新型专利技术所提供的变形套筒天线，结构对称、简洁、便于产品加工实现、便于安装，且能够有效提升天线本身的机械强度。

A small multi frequency wideband deformed sleeve antenna for mobile communication

The utility model relates to a small multi frequency wideband deformation sleeve antenna for mobile communication. The sleeve structure of the existing sleeve antenna is simplified to a plurality of cylinders uniformly arranged on the floor, and the input impedance matching of the antenna is realized by loading the metal column at the bottom. This design, while maintaining the same radiation characteristics as the conventional sleeve antenna, greatly reduces the difficulty of the processing of the antenna. In addition, the deformation sleeve antenna also adds helical conductor structure, which provides the electrical size corresponding to the working frequency band of the helical structure, shortening the whole physical length of the deformation sleeve antenna. The utility model further provides a high-frequency radiation structure which can be coupled with the deformation sleeve structure, and can effectively expand the radiation bandwidth of the antenna in combination with the deformation sleeve structure. The deformation sleeve antenna provided by the utility model has the advantages of symmetrical structure, simple structure, convenient product processing and easy installation, and can effectively enhance the mechanical strength of the antenna itself.

【技术实现步骤摘要】
一种用于移动通信的小型多频宽带变形套筒天线
本技术涉及无线通信硬件设计领域，尤其涉及一种多频宽带套筒天线。
技术介绍
随着无线通信系统的迅猛发展，原有传统的窄带天线已满足不了不断发展的无线通信系统的需求。同时，为了尽量减少天线间的干扰，需要尽可能减少天线数量。因此，使用中，多个通信台站通常需要共同使用更少的天线甚至是共用同一副天线。这也要求现在所研制的天线在保证通信效率高、匹配好、损耗小、体积小等性能要求的同时，能够尽可能多地覆盖足够宽的频段。考虑到现有天线的研究现状及现代无线通信系统对天线所提出的各种需求，结构简单的宽带天线逐渐成为天线研究中的一个重要课题。目前广泛应用的宽带全向线天线主要是宽带套筒天线。宽带套筒天线具有带宽宽、功率容量大的特点。但是由于套筒结构复杂，参量多，难以同时兼顾良好的匹配特性与频带宽度。且，实际制作天线的过程中，天线的结构尺寸还需受到加工条件的限制，由此对天线的工作带宽造成了一定程度的制约。基于现有套筒天线结构复杂、参数调节困难、加工受限等不足，本技术提出一种变形套筒天线结构。该天线，结构简单、易于加工、宽频带、小型化，既具有理论研究价值，又能很好的填补当前移动平台应用的空白，具有很大的实用意义
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种变形套筒天线，及其对应的参数调节方法。首先，为实现上述目的，提出一种变形套筒天线，包括底部加载导体柱、导电底板、天线内部导体柱，所述变形套筒天线采用均匀设置于所述导电底板外缘的变形套筒导体柱阵列代替传统套筒天线的套筒结构；所述变形套筒天线由一根穿过所述导电底板的导体柱构成所述底部加载导体柱和所述天线内部导体柱：所述的天线内导体柱可以看做是所述底部加载导体柱的延伸，两者为一体，所述导体柱与所述导电底板连接的部分形成馈电输入端口；以所述馈电输入端口为界，靠近馈电端的导体柱构成所述底部加载导体柱，靠近辐射端的导体柱构成所述天线内部导体柱；所述变形套筒导体柱阵列包括至少1根套筒导体柱，所述套筒导体柱的方向与所述天线内部导体柱同向，所述套筒导体柱的长度根据套筒结构等效电容值确定，即，根据所述变形套筒天线辐射频段阻抗匹配的要求，结合选取的所述导电底板的面积，通过软件仿真确定所述套筒导体柱的长度。进一步，上述变形套筒天线中，还包括螺旋导体柱，所述螺旋导体柱为均匀螺距的弹簧形状导体(为简化设计，便于加工实现，所述螺旋导体柱也可以采用变螺距)；所述螺旋导体柱套接于所述天线内部导体柱的辐射端，所述螺旋导体柱与所述天线内部导体柱的整体电长度合计为1/4低频辐射波长(即基频辐射波长的1/4)。选用螺距变化的螺旋导体柱时，需要同时对螺旋直径与螺距相对调整，使其伸直后的等效电长度满足天线辐射波长要求。具体而言，上述变形套筒天线中，螺旋导体柱通过卡合于所述变形套筒导体柱阵列辐射端的第一绝缘固定结构固定：所述第一绝缘固定结构的外部结构与所述变形套筒导体柱阵列的辐射端匹配并紧密卡合，所述第一绝缘固定结构的内部设有沿所述螺旋导体柱安装方向并与所述螺旋导体柱形状相匹配的通孔结构，所述螺旋导体柱的耦合端通过所述通孔结构固定于所述天线内部导体柱的辐射端。本领域技术人员应当理解：这里所述的馈电端是以所述底部加载导体柱为参照，远离所述导电底板的方向；所述的辐射端是以所述天线内部导体柱为参照，远离所述导电底板的方向。进一步，上述变形套筒天线中，还包括耦合辐射导体。所述耦合辐射导体为设置于所述天线内部导体柱的辐射端延长线上的金属圆柱，所述耦合辐射导体的长度为1/4高频辐射波长。为保证辐射特性，并保证天线机械结构的稳定，耦合辐射导体通过设置于所述螺旋导体柱内的第二绝缘固定结构固定。所述第二绝缘固定结构的外部结构与所述螺旋导体柱(5)的内侧匹配，所述第二绝缘固定结构套接于所述螺旋导体柱内，所述第二绝缘固定结构的内部设有沿天线内部导体柱的辐射方向并与所述耦合辐射导体尺寸相匹配的穿孔结构，所述耦合辐射导体贯穿所述穿孔结构，由所述穿孔结构固定。为更进一步保证上述变形套筒天线的机械结构稳定，所述变形套筒导体柱阵列的辐射端还包括横向固定杆，所述横向固定杆垂直于所述天线内部导体柱的辐射方向(即天线的轴向)，所述横向固定杆与所述变形套筒导体柱阵列中相邻的套筒导体柱固定连接。其次，为实现上述目的，还提出一种针对上述变形套筒天线的设计方法，步骤包括：根据极化参数，确定所述变形套筒天线中套筒导体柱的个数；根据所述变形套筒天线的工作波长确定所述天线内部导体柱和所述底部加载导体柱的整体长度，所述天线内部导体柱和所述底部加载导体柱的整体长度为所述工作波长的1/4；根据所述变形套筒天线的工作频段，确定套筒结构等效电容值，根据所述套筒结构等效电容值确定所述导电底板的面积和所述套筒导体柱的长度；根据所述变形套筒天线的输入阻抗确定所述底部加载导体柱的长度。进一步，上述变形套筒天线的设计方法中，根据所述变形套筒天线的工作波长确定天线内部导体柱和所述底部加载导体柱的整体长度的步骤中，如果所述变形套筒天线还包括螺旋导体柱，则根据所述螺旋导体柱的电长度抵消所述的天线内部导体柱的相应长度。进一步，上述方法步骤中还包括，根据所述变形套筒天线的高频辐射波长确定所述耦合辐射导体长度的步骤。所述耦合辐射导体的长度为所述高频辐射波长的1/4。有益效果本技术通过采用若干套筒导体柱结构组成的阵列替代传统套筒天线的套筒结构，在保证与传统套筒天线相似的辐射特性的同时，简化了天线的结构，便于加工。本技术通过这种导体柱阵列产生类似于传统套筒结构的电容，通过调节导电底板的面积(及变形套筒导体柱阵列与天线内部导体柱之间的间距)以及阵列中套筒导体柱的长度，调节电容大小，从而改变天线的S11阻抗特性，有效拓宽天线带宽。在此基础上，本天线还通过调节天线底部加载导体柱的长度(或同时调节其直径)，对消电抗天线输入端的电抗特性，实现天线输入端的阻抗匹配，同样可以拓展天线带宽。此外，本技术还提供了一种有效缩小天线的尺寸的方式。即，通过螺旋化导体结构，将天线的电长度进行压缩。采用这种方式，只需保证所述螺旋导体柱与所述天线内部导体柱的整体电长度达到1/4低频辐射波长，即，在需要缩小天线长度时，采用较长的螺旋导体柱，对天线内部导体柱的相应长度进行替换。由于对天线辐射特性影响较大的“电长度”是指整个螺旋导体柱伸直后的长度，而非仅仅是其轴向长度，采用这种方法可针对相同的工作频段，设计出整体尺寸更小的天线。更进一步，本天线还在其辐射方向上增设与低频结构相耦合的耦合辐射导体。通过调节所述耦合辐射导体的尺寸结构，将天线的低频辐射能量耦合至对应的高频频段，进一步地拓展天线带宽。针对天线的机械结构，本技术在变形套筒导体柱阵列的辐射端设置横向固定杆，提高变形套筒结构的机械的稳定度。同时，本技术还针对螺旋导体柱和耦合辐射导体的结构设计了第一绝缘固定结构和第二绝缘固定结构，分别为螺旋导体柱和耦合辐射导体提供固定。这样的结构设计，在保证天线辐射特性的同时，避免了天线安装或使用过程中出现的结构性形变，有效保证了天线的机械强度。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变形套筒天线，包括底部加载导体柱(1)、导电底板(7)、天线内部导体柱(4)，其特征在于，所述变形套筒天线的套筒结构为均匀设置于所述导电底板(7)外缘的变形套筒导体柱阵列(3)；所述变形套筒导体柱阵列(3)包括至少1根套筒导体柱(3‑1)，所述套筒导体柱(3‑1)的方向与所述天线内部导体柱(4)同向，所述套筒导体柱(3‑1)的长度根据套筒结构等效电容值确定。

【技术特征摘要】
1.一种变形套筒天线，包括底部加载导体柱(1)、导电底板(7)、天线内部导体柱(4)，其特征在于，所述变形套筒天线的套筒结构为均匀设置于所述导电底板(7)外缘的变形套筒导体柱阵列(3)；所述变形套筒导体柱阵列(3)包括至少1根套筒导体柱(3-1)，所述套筒导体柱(3-1)的方向与所述天线内部导体柱(4)同向，所述套筒导体柱(3-1)的长度根据套筒结构等效电容值确定。2.如权利要求1所述的变形套筒天线，其特征在于，所述变形套筒天线还包括螺旋导体柱(5)，所述螺旋导体柱(5)为弹簧形状导体；所述螺旋导体柱(5)套接于所述天线内部导体柱(4)的辐射端，所述螺旋导体柱(5)与所述天线内部导体柱(4)的整体电长度合计为1/4低频辐射波长。3.如权利要求2所述的变形套筒天线，其特征在于，所述螺旋导体柱(5)为均匀螺距或螺距变化的弹簧形状导体。4.如权利要求2所述的变形套筒天线，其特征在于，所述螺旋导体柱(5)通过卡合于所述变形套筒导体柱阵列(3)辐射端的第一绝缘固定结构(8)固定；所述第一绝缘固定结构(8)的外部结构与所述变形套筒导体柱阵列(3)的辐射端匹配并紧密卡合，所述第一绝缘固定结构(8)的内部设有沿所述螺旋导体柱(5)安装方向并与所述螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖松，孙鲁兵，蔡洋，曹玉凡，
申请(专利权)人：张颖松，
类型：新型
国别省市：江苏,32