一种宽带低剖面定向天线制造技术

本发明专利技术提出了一种宽带低剖面定向天线，包括金属地板和设置在金属地板上表面的E型电磁偶极子、四个相同Г型寄生枝节和馈电结构，E型电磁偶极子包括电偶极子和折叠磁偶极子，该电偶极子由梯形贴片和寄生贴片组成，电偶极子位于金属地板的正上方，且与折叠磁偶极子连接成为一个整体结构；该馈电结构由梯形水平贴片、折叠贴片、馈电底座和阶梯状贴片组成，馈电结构设置在两个相同结构的梯形贴片之间，用以实现良好的阻抗匹配特性；本发明专利技术解决定向天线带宽窄，剖面高的不足的技术问题，可用于移动基站与室内分布系统等无线通信系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带低剖面定向天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种宽带低剖面定向天线，可用于移动基站与室内分布系统等无线通信系统中。
技术介绍
随着无线通信技术的不断发展，对于在移动基站与室内分布系统等无线通信系统中天线的性能要求也在不断地提高。为了能够适应PCS，LTE，WLAN，WiMAX等更多的工作频段，就要求天线在更宽的频段内具有优良的性能。因此在宽频带中满足稳定增益，稳定辐射方向图，低交叉极化和低后瓣的定向天线的需求在不断增加。定向天线是远场辐射方向图具有一定指向性的天线，主要包括对数周期天线、喇叭天线、微带天线和电磁偶极子天线等，其具有通信距离远、频率利用率高、抗干扰能力强等许多优点，所以在移动通信系统中基站天线、雷达天线都采用了定向天线。定向天线不仅需要满足定向辐射的远场方向图特性，还需具有宽频带、低剖面、稳定的增益和方向图等许多特性。微带天线作为一种低剖面的定向天线，具有尺寸小的优势，但存在增益较低以及带宽较窄等缺点，限制了其在宽带移动通信系统中的应用。对数周期天线、喇叭天线和反射面天线虽然具有较宽的工作带宽，但普遍存在体积过于庞大的缺点，使得其应用受到很大的限制。电磁偶极子天线，利用电偶极子与磁偶极子在E面与H面互补的原理实现在工作带宽内近似对称的辐射方向图，且天线在E面和H面的辐射方向图差别非常小，但其辐射和馈电结构较为复杂，不易于加工。传统的定向天线存在着许多的不足之处，首先，其工作带宽较窄，仅能覆盖最基本的通信频段，极大地限制了其应用范围。此外，其剖面较高，这就使得不适用于许多的实际场合。如上海交通大学公开了一种名称为“新型低剖面超宽带圆极化定向天线”专利技术专利申请(申请号201610590673.6，申请公布号CN106207431A)，该专利技术专利申请公开了一种新型低剖面超宽带圆极化定向天线，该天线包括：辐射模块、多个介质层、多个寄生层、金属地板、巴伦以及馈电端口，其中，最上层为介质层，所述寄生层位于相邻的寄生层之间，所述辐射模块紧贴在最上层的上表面，金属地板位于最底层的介质层下方。虽然带宽较宽，但其剖面较高天线在整个频段的增益不稳定；如西安电子科技大学公开了一种名称为“一种用于移动通信的小型低剖面宽带双极化定向天线”专利技术专利申请(申请号201610652712.0，申请公布号CN106299643A)，该专利技术专利申请公开了一种用于移动通信的小型低剖面宽带双极化定向天线，设置有辐射基板和差分电路基板，辐射基板采用四个分布式的微型辐射元，辐射基板对角线方向的一对微型辐射元构成一个线极化工作状态，另一对微型辐射元构成另一个正交的线极化工作状态。虽然其剖面低，但要求隔离度大于30dB时，频带覆盖1.58GHz-2.395GHz，相对带宽较低仅为41％，且其定向辐射特性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术上的不足，提出一种宽带低剖面定向天线，可用于解决现有技术中天线带宽窄，剖面高的技术问题，在降低天线剖面的同时增加天线的工作带宽，扩展天线的实际应用范围。本专利技术为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种宽带低剖面定向天线，包括金属地板和设置在金属地板上表面的E型电磁偶极子、四个相同结构的Г型寄生枝节和馈电结构，所述E型电磁偶极子包括电偶极子和折叠磁偶极子，其特征在于，所述电偶极子由两个相同结构的梯形贴片和寄生贴片组成，该电偶极子位于金属地板的正上方，且与折叠磁偶极子连接成为整体结构；所述寄生贴片由第一梯形寄生贴片和第二梯形寄生贴片组成；所述四个相同的Г型寄生枝节分别位于金属地板的正上方，且与电偶极子对应的四个角的位置上，所述馈电结构由梯形水平贴片、折叠贴片、馈电底座和阶梯状贴片组成，该馈电结构设置在两个相同结构的梯形贴片之间，进一步实现了天线的宽频带特性。所述梯形贴片与寄生贴片构成一体结构，该寄生贴片两端为相同的第一梯形寄生结构，其中间为第二梯形寄生贴片，所述第二梯形寄生贴片与寄生贴片的几何中心相互重合，所述第一梯形寄生结构关于寄生贴片的几何中心对称分布。所述两个相同结构的梯形贴片之间相互平行，且关于金属地板的中心对称分布。所述Г型寄生枝节中的长边为PL，其与相对的所述金属地板边长的夹角为θ，其中，40°≦θ≦50°。所述梯形水平贴片分别与阶梯状贴片和折叠贴片相连接，折叠贴片的端部与馈电底座相连接，该梯形水平贴片的上、下底分别为FT1和FT2，高为FTH，其中，6mm≤FT1≤7mm，7mm≤FT2≤8mm，11mm≤FTH≤12mm；所述折叠贴片与阶梯贴片的宽度为DF1，其中1mm≤DF1≤2mm。所述梯形贴片的上底长度为W1，下底长度为W2，梯形贴片的高为H，其中70mm≤W1≤80mm，80mm≤W2≤90mm，20mm≤H≤30mm。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术由于采用了E型电磁偶极子，所述E型电磁偶极子包括电偶极子和折叠磁偶极子，由于采用了电偶极子和折叠磁偶极子组合，并且设置一对相同的梯形贴片和寄生贴片的技术方案，能够降低天线的剖面和产生新的谐振频率，克服了现有技术中天线剖面高和工作带宽窄的技术问题，使得天线的剖面降低和工作带宽得到了展宽。2、本专利技术由于馈电结构是由梯形水平贴片、折叠贴片、馈电底座和阶梯状贴片组成，采用了梯形水平贴片分别与阶梯状贴片和折叠贴片相连接的技术方案，使得天线具有稳定的定向辐射特性和增益，克服了现有技术中天线辐射方向图和增益不稳定的技术问题，并且拓宽天线的带宽。3、本专利技术由于采用了四个Г型寄生枝节，增加了金属地板的等效长度，且在低频处改变了其容感特性，产生了新的谐振频率，克服了现有技术中天线工作带宽较窄的技术问题，使得天线在低频处的工作带宽得到了展宽。附图说明图1是本专利技术天线的整体结构示意图；图2和图3是本专利技术天线的俯视图与主视图；图4是本专利技术天线的馈电结构示意图；图5是本专利技术天线的S11参数仿真结果图；图6是本专利技术天线的增益图；图7是本专利技术天线在1.9GHz，2.4GHz和2.9GHz的工作方向图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方案进行详细描述：实施例1参照图1，一种宽带低剖面电磁偶极子天线，包括金属地板1和设置在金属地板1上表面的E型电磁偶极子2、四个相同结构的Г型寄生枝节3和馈电结构4，所述E型电磁偶极子2包括电偶极子21和折叠磁偶极子22，其特征在于，所述电偶极子21由两个相同结构的梯形贴片211和寄生贴片212组成，该电偶极子21位于金属地板1的正上方，且与折叠磁偶极子22连接成为整体结构；所述寄生贴片212由第一梯形寄生贴片2121和第二梯形寄生贴片2122组成；所述四个相同的Г型寄生枝节3分别位于金属地板1的正上方，且与电偶极子21对应的四个角的位置上，所述馈电结构4由梯形水平贴片41、折叠贴片42、馈电底座43和阶梯状贴片44组成，该馈电结构4设置在两个相同结构的梯形贴片211之间，进一步实现了天线的宽频带特性。本专利技术采用将传统电磁偶极子天线的电偶极子设置为梯形贴片211电偶极子，并在其边缘加载了梯形寄生贴片212，通过采用加载的梯形寄生贴片212的方式可以引入新的谐振频点，且梯形贴片211使得天线整体的阻抗匹配特性变得更加良好，有效地拓宽了天线的工作带宽。在电偶极子21的短边处有一对折叠短路贴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带低剖面定向天线，包括金属地板(1)和设置在金属地板(1)上表面的E型电磁偶极子(2)、四个相同结构的Г型寄生枝节(3)和馈电结构(4)，所述E型电磁偶极子(2)包括电偶极子(21)和折叠磁偶极子(22)，其特征在于，所述电偶极子(21)由两个相同结构的梯形贴片(211)和寄生贴片(212)组成，该电偶极子(21)位于金属地板(1)的正上方，且与折叠磁偶极子(22)连接成为整体结构；所述寄生贴片(212)由第一梯形寄生贴片(2121)和第二梯形寄生贴片(2122)组成；所述四个相同的Г型寄生枝节(3)分别位于金属地板(1)的正上方，且与电偶极子(21)对应的四个角的位置上，所述馈电结构(4)由梯形水平贴片(41)、折叠贴片(42)、馈电底座(43)和阶梯状贴片(44)组成，该馈电结构(4)设置在两个相同结构的梯形贴片(211)之间，进一步实现了天线的宽频带特性。

【技术特征摘要】
1.一种宽带低剖面定向天线，包括金属地板(1)和设置在金属地板(1)上表面的E型电磁偶极子(2)、四个相同结构的Г型寄生枝节(3)和馈电结构(4)，所述E型电磁偶极子(2)包括电偶极子(21)和折叠磁偶极子(22)，其特征在于，所述电偶极子(21)由两个相同结构的梯形贴片(211)和寄生贴片(212)组成，该电偶极子(21)位于金属地板(1)的正上方，且与折叠磁偶极子(22)连接成为整体结构；所述寄生贴片(212)由第一梯形寄生贴片(2121)和第二梯形寄生贴片(2122)组成；所述四个相同的Г型寄生枝节(3)分别位于金属地板(1)的正上方，且与电偶极子(21)对应的四个角的位置上，所述馈电结构(4)由梯形水平贴片(41)、折叠贴片(42)、馈电底座(43)和阶梯状贴片(44)组成，该馈电结构(4)设置在两个相同结构的梯形贴片(211)之间，进一步实现了天线的宽频带特性。2.根据权利要求1所述的一种宽带低剖面定向天线，其特征在于，所述梯形贴片(211)与寄生贴片(212)构成一体结构，该寄生贴片(212)两端为相同的第一梯形寄生结构(2121)，其中间为第二梯形寄生贴片(2122)，所述第二梯形寄生贴片(2122)与寄生贴片(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁子彬，张炫，张立，焦永昌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61