一种背射天线制造技术

本发明专利技术涉及一种谐振式宽频带的定向天线。本发明专利技术天线的的结构是：在背腔中设置馈源，在馈源前端的副反射器，以及与馈源相匹配的馈线；其馈源为其平面与背腔平面平行放置的两付正交对称布置的双环天线。

【技术实现步骤摘要】
一种背射天线
：本专利技术涉及一种谐振式宽频带的定向天线，本专利技术包括带有边环的反射背腔，设于反射背腔前的馈源，位于馈源前端的副反射器和与馈源相匹配的馈线。
技术介绍
：随着无线电技术的发展，工作频率不断提高，频带宽度不断增加，尤其是移动通信技术的迅猛发展，3G通信时代的到来，用户数量急剧增加，对信道容量和信息传输速率提出了更高的要求，加之不同网络间的兼容和地面的覆盖范围的进一步扩大，要求天线要具有更宽的工作频带，更高的增益和接收灵敏度。现有天线中的两类天线，如振子类的线天线，多用于工作频率较低的场合，抛物面类的面天线多用于工作频率较高的场合。现在移动通信工作频率在800MHz到3000MHz频段，是线天线和面天线的过渡区，两类天线在该频段都表现出明显的局限性，单独作为基站天线效率较低。目前移动通信基站流行的板式定向天线就是线天线和面天线结合的产物，但为了提高增益，这些天线都是由多个单元天线组成的阵列，由于组阵引入了方向性阵因子，其垂直方向图发生分裂，形成诸多旁瓣和零点，降低了天线的效率，引入了同频干扰。背射天线是60年代初发展起来的一种新型的背腔反射谐振式天线，这类天线是由带有边环的反射背腔、设于背腔前的折合振子馈源和馈源前的副反射器组成，具有增益和口径利用率高，副瓣低，零点少，前后比大的优点。双环天线是1965年由日本NHK技术研究所提出的一种可用于UHF频段的电视发射天线，特点是频带宽、馈电系统简单，匹配容易，效率高，结构简洁。这些优点都适合于移动通信基站天线。但是双环天线抗干扰性能差，增益相对较低；且目前移动通信基站的背射天线结构复杂、馈接匹配难度大、工作频带较窄，难以适应3G宽频带要求和天线网络间兼容。
技术实现思路
：本专利技术的目的就是针对双环天线和背射天线的优点，克服其应用局限性，提供了一种新的，结构简单，匹配安装容易，副瓣低，前后比高，且有双极化功能的天线。这种天线比现有同口径背射天线或板式天线工作频带更宽、增益更高，能扩大基站覆盖范围、增强天线的网络间兼容性能。本专利技术天线的的结构是：在背腔中设置馈源，在馈源前端的副反射器，以-->及与馈源相匹配的馈线；其馈源为其平面与背腔平面平行放置的两付正交对称布置的双环天线，其中每付双环天线由两个环和连接两个环的平行导线构成，两环间距离为0.3～0.5λ，所述的环可以是边长各为λ/4的正方形环，也可以是其周长等于中心频率(0.95～1.05)λ的环，馈源与反射背腔间的距离为λ/4，距各环天线的环平面上λ/4处各设有其周长为λ的金属制片形的反射器，每付双环天线的馈电点位于在两个平行导线上，所述馈线为两根，两馈线分别从两微波接头接入，穿出反射背腔外，从反射背腔外穿过反射背腔从反射背腔底中心孔穿入，到达双环天线并与双环天线平行传输线连接。本专利技术的馈源匹配中馈线是馈线外导体与双环平行传输线一边电连接，中心导体与另一边电连接，并用λ/4长的配接的导体与同轴线外导体距连接点λ/4处电连接，形成平衡-不平衡行转换器，使匹配相对简单并能展宽阻抗带宽。本专利技术的反射背腔最好采用如下结构：即带有边环的矩形，矩形反射背腔的长为nλ，宽为λ，边环高为0.25λ，n为自然数。根据有关的实验表明n为2时有最佳效果。在这一结构时天线体积比较小，且口径利用率高。本专利技术馈源所用的双环天线的环最好为圆环，环的周长等于λ，连接两环间的平行导线长度为0.31λ，其副反射器为周长等于λ的金属圆片。当本专利技术的副反射器安装在设于背腔底面上的螺杆上，可以使副反射器安装高度的调整更为容易，以便于将副反射器最佳位置的调整。本专利技术由于采用双环天线作为馈源和加装在双环前端的圆形副反射器，实现正交极化，同时天线具备有双环天线和背腔天线的优点。因为，采用双环天线做馈源，是因为双环天线具有较宽的带宽，增益高于半波振子或单环，容易进行匹配等优点。同时，由于采用带有边环的反射背腔和前端的副反射器，综合了双环天线和背射天线的优点，克服了双环天线抗干扰性能差，半波振子或四偶极子做馈源的背射天线带宽窄，增益较低的不足，因此本专利技术具有很好的效果。本专利技术的背腔可选用圆桶形或矩形。当背腔为圆桶形时，其直径应为2λ。试验表明选用带边环的矩形反射背腔，特别是当反腔的宽度为λ，长度为2λ时，可以调整水平面和垂直面波瓣宽度，使垂直面波瓣宽度小于水平面波瓣宽度，以利于用较少的天线数目就可以达到水平面全向辐射而不影响增益的提高。所述馈线为两根，两馈线分别从两微波接头接入，穿出反射背腔外，从反-->射背腔外穿过反射背腔从反射背腔底中心孔穿入，到达双环天线，馈线外导体与双环平行传输线一边电连接，中心导体与另一边电连接并用λ/4长用于配接的导体与同轴线外导体距连接点λ/4处电连接，形成平衡-不平衡行转换器。通过调整双环间平行传输线间距及副反射器与馈源间的距离，可实现良好匹配，使驻波系数在带宽范围内达到基站天线的要求。本专利技术的天线结构简单，具有较高的增益、较低的副瓣，很宽的工作频带和双极化功能，是特别适合于SCDMA、PHS、3G、WLAN等移动通信网络间天线兼容的高增益定向天线。附图说明：图1是本专利技术的一个实施方式的结构示意图；图2是同轴线馈接图图3是图1的实施例一个端口的实测电压驻波比图；图4是图1的实施例另一端口的实测电压驻波比图；图5是图3的实测电压驻波系数图相对应的Smith圆图；图6是图4的实测电压驻波系数图相对应的Smith圆图；图7是+45°极化常温1940MHZ E面方向图图8是+45°极化常温1940MHZ H面方向图图9是-45°极化常温1940MHZ H面方向图图10是-45°极化常温1940MHZ E面方向图具体实施方式本专利技术以下结合附图和实施例解说：本专利技术的一个实施例由附图1、2、给出，其中1是反射背腔，2是副反射器，3是副反射器支杆，4为馈源，5是双环的绝缘支架，6是微波接头及馈线，7是双环间平行传输线，8是同轴线外导体，9是λ/4配接导体，10是同轴线内导体。由图1可见，本专利技术的馈源是两付正交放置的双环天线。需说明的是所用的每付双环可选用圆环或矩形环，两环间距离为0.3～0.5λ，两个环间用平行导线相连。在附图1给出的实施例中，确定的中心频率为1940MHz，中心频率的波长λ为154.6mm。其反射背腔的长度为2λ，边环高为λ/4。馈源的一个具体实施例结构如图1，为对称正交放置的双环，本例中选用的圆环直径为1.03λ/π，两个环间的平行传输线的长度为0.31λ，平等传输线的间距为传输线直径的2倍，环周-->长等于λ。双环平面与反射背腔底平行，且馈源中心位于反射背腔的中心处，双环平面距反射背腔底板λ/4。试验表明，当双环平面与反射背腔底板的距离高于或低于λ/4谐振特性会变差，增益会下降。同轴馈线外导体与双环平行传输线一边中点处电连接，中心导体与另一边中点处电连接并用λ/4长用于配接的导体与同轴线外导体距连接点λ/4处电连接，形成平衡-不平衡行转换器。副反射器是圆形或矩形的金属板，本例是直径为λ/π的圆片，距离馈源λ/4，副反射器升高会使中心频率降低，降低会使中心频率升高且都会使驻波变大。为便于副反射器与馈源间距离的调整，可将副反射器固定于在设于背腔底面上的螺杆上。用该方法制作的天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背射天线，包括反射背腔，设于反射背腔前的馈源和设于馈源前端的副反射器，以及与馈源相匹配的馈线，其特征在于天线的馈源为其平面与背腔平面平行放置的两付正交对称布置的双环天线，其中每付双环天线由两个其周长等于中心频率（０．９５～１．０５）λ的环和连接两个环的平行导线构成，两环间距离为０．３～０．５λ，馈源与反射背腔间的距离为λ／４，距各环天线的环平面上λ／４处各设有其周长为λ的金属制片形的反射器，每付双环天线的馈电点位于在两个平行导线上，所述馈线为两根，两馈线分别从两微波接头接入，穿出反射背腔外，从反射背腔外穿过反射背腔从反射背腔底中心孔穿入，到达双环天线并与双环天线平行传输线连接。

【技术特征摘要】
1、一种背射天线，包括反射背腔，设于反射背腔前的馈源和设于馈源前端的副反射器，以及与馈源相匹配的馈线，其特征在于天线的馈源为其平面与背腔平面平行放置的两付正交对称布置的双环天线，其中每付双环天线由两个其周长等于中心频率(0.95～1.05)λ的环和连接两个环的平行导线构成，两环间距离为0.3～0.5λ，馈源与反射背腔间的距离为λ/4，距各环天线的环平面上λ/4处各设有其周长为λ的金属制片形的反射器，每付双环天线的馈电点位于在两个平行导线上，所述馈线为两根，两馈线分别从两微波接头接入，穿出反射背腔外，从反射背腔外穿过反射背腔从反射背腔底中心孔穿入，到达双环天线并与双环天线平行传输线连接。2、根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩贵杰，张金生，李柏年，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]