一种引向天线及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种引向天线及其设计方法，属于天线与微波技术领域。该天线由主振子、引向器和反射板构成，主振子、引向器均为扇形结构，其圆弧长度约为中心频率对应的一个波长，主振子与引向器(引向器的个数可以为多个)可以位于介质基板同一平面也可以位于介质基板不同平面。引向器和主振子可以用模式扰动装置来调谐其工作模式。本发明专利技术具有高增益、宽带宽、结构简单的特点，在未来移动通信和无线通信中有广泛应用前景。有广泛应用前景。有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种引向天线及其设计方法


[0001]本专利技术涉及一种引向天线的设计方法，属于移动通信与微波


技术介绍

[0002]目前随着无线通信技术的快速发展，移动通信网络的不断完善以及室外基站的不断建设，室外的通信已经能够较好的满足人们的需求，但是室内的通信质量以及室内信号的覆盖情况却不尽人意。在地下停车库、隧道、矿井、电梯等封闭区域还存在着大量移动通信盲区。
[0003]为了解决移动通信在封闭环境内中基本无信号或覆盖效果差的问题，性能优良的定向天线成为封闭环境下通信天线的首选。具有高定向性、高增益性能的八木天线或对数周期振子天线在封闭环境通信覆盖中得到广泛应用，然而传统八木天线主要为单模谐振类型、带宽较窄，且需要较多单元数来实现高增益特性，对数周期振子天线则需要更多的单元数，才能同时实现宽带和中等增益特性。
[0004]因此，随着新制式移动通信系统的发展，迫切需要研制宽带、高增益、结构简单且体积小巧的新型八木天线。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
存在的问题，提出一种引向天线，该天线具有简单的扇形结构，在工作频段内具有双模谐振特性、相对带宽可达40％，且最少仅需3单元(1个反射器+一个主振子+1个引向器)，即可实现10dBi以上的辐射增益，具有结构简单，性能优良，便于制作实现等一系列优点。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0007]一种引向天线的设计方法，所述引向天线采用二维谐振的电流薄片工作模式，其电流分布谐振模式受控于贝塞尔
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傅里叶二重级数；所述天线的设计方法具体为：
[0008]在介质基板的表面设置两个相同且关于介质基板中轴线对称的第一扇形贴片，构成所述引向天线的主振子；
[0009]在介质基板的表面设置两个相同且关于介质基板中轴线对称的第二扇形贴片，构成所述引向天线的引向器，所述引向器与所述主振子之间通过弧弧耦合实现增益的提高；
[0010]介质基板放置于反射板表面，且介质基板的中轴线垂直于反射板。
[0011]进一步，在所述主振子和引向器上设置枝节、开槽或枝节与开槽的组合，以调谐其工作模式。
[0012]进一步，两个所述第一扇形贴片设置在介质基板的相同或不同表面，两个所述第二扇形贴片设置在介质基板的相同或不同表面。
[0013]进一步，所述第一扇形贴片与所述第二扇形贴片设置在介质基板的相同或不同表面；当所述第一扇形贴片与所述第二扇形贴片设置在介质基板的不同表面时，两者之间的距离可为正值或负值或零。
[0014]进一步，所述第二扇形贴片的弧长小于所述第一扇形贴片的弧长。
[0015]进一步，两个所述第一扇形贴片之间存在间隙，两个所述第二扇形贴片之间存在间隙。
[0016]进一步，所述主振子的激发点位于第一扇形贴片最靠近介质基板中轴线的一条边上，且所述激发点不是第一扇形贴片的顶点。
[0017]一种引向天线，由上述的方法制得。
[0018]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术提出一种引向天线的新型设计方法，着眼采用多模谐振的二维全波振子技术，使用主振子结构与引向器结构，以较少的单元数实现较高增益，同时实现相对带宽40％以上的工作带宽，充分简化天线结构，制作工艺简单，成本低廉，满足新一代宽带移动通信的应用需求。
附图说明
[0019]图1
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5是由1个反射板、1个引向器和1个主振子构成全波长引向天线的结构示意图，其中，图1中主振子和引向器同面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图2中主振子和引向器异面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图3中主振子和引向器之间的距离为正、主振子的两个扇形贴片异面且引向器中的两个扇形贴片异面，图4中主振子和引向器异面、主振子和引向器之间的距离为负、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图5中主振子和引向器之间的距离为负、主振子的两个扇形贴片异面且引向器中的两个扇形贴片异面；
[0020]图6、图8、图10是由1个反射板、2个引向器和1个主振子构成的全波长引向天线示意图，其中，图6中主振子和引向器之间的距离为正、主振子和引向器同面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图8中主振子和引向器之间的距离为正、主振子和引向器异面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图10中主振子和引向器之间的距离为负、主振子和引向器异面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面；
[0021]图7、图9、图11是由1个反射板、3个引向器和1个主振子构成的全波长引向天线示意图，其中，图7中主振子和引向器之间的距离为正、主振子和引向器同面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图9中主振子和引向器之间的距离为正、主振子和引向器异面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面，图11中主振子和引向器之间的距离为负、主振子和引向器异面、主振子的两个扇形贴片同面且引向器中的两个扇形贴片同面；
[0022]图12是三单元全波引向天线具体实施尺寸示意图；
[0023]图13是三单元全波引向天线具体实施得到的S11图；
[0024]图14是三单元全波引向天线具体实施得到的增益曲线图；
[0025]图15是四单元全波引向天线具体实施尺寸示意图；
[0026]图16是四单元全波引向天线具体实施得到的S11图；
[0027]图17是四单元全波引向天线具体实施得到的增益曲线图；
[0028]图18是五单元全波引向天线具体实施尺寸示意图；
[0029]图19是五单元全波引向天线具体实施得到的S11图；
[0030]图20是五单元全波引向天线具体实施得到的增益曲线图；
[0031]图21是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为0.056λ的三单元全波引向天线具体实施尺寸示意图；
[0032]图22是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为0.056λ的三单元全波引向天线具体实施得到的S11图；
[0033]图23是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为0.056λ的三单元全波引向天线具体实施得到的增益图；
[0034]图24是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为
‑
0.008λ的三单元全波引向天线具体实施尺寸示意图；
[0035]图25是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为
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0.008λ的三单元全波引向天线具体实施得到的S11图；
[0036]图26是主振子与引向器异面且主振子距离引向器为
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0.008λ的三单元全波引向天线具体实施得到的增益图；
[0037]图27是传统八木天线的具体实施尺寸示意图；
[0038]图28是传统八木天线具体实施得到的S11图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种引向天线的设计方法，其特征在于，所述引向天线采用二维谐振的电流薄片工作模式，其电流分布谐振模式受控于贝塞尔
‑
傅里叶二重级数；所述天线的设计方法具体为：在介质基板的表面设置两个相同且关于介质基板中轴线对称的第一扇形贴片，构成所述引向天线的主振子；在介质基板的表面设置两个相同且关于介质基板中轴线对称的第二扇形贴片，构成所述引向天线的引向器，所述引向器与所述主振子之间通过弧弧耦合实现增益的提高；介质基板放置于反射板表面，且介质基板的中轴线垂直于反射板。2.根据权利要求1所述的一种引向天线的设计方法，其特征在于，在所述主振子和引向器上设置枝节、开槽或枝节与开槽的组合，以调谐其工作模式。3.根据权利要求1所述的一种引向天线的设计方法，其特征在于，两个所述第一扇形贴片设置在介质基板的相同或不同表面，两个所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文俊，肖勇，揭水平，江啸，张大帅，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：