应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元及阵列制造技术

本申请提供了一种应用于分米波频段（尤其是300MHz

【技术实现步骤摘要】
应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元及阵列


[0001]本申请涉及天线
，特别是应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元及阵列。

技术介绍

[0002]多波束天线是可以同时产生多个具有相同孔径的独立波束的天线。多波束天线可以通过提高频谱效率、信道容量和通信范围以及提高弹性和安全性来增强无线通信系统的能力。例如，通信卫星使用多波束天线覆盖地球上具有多个波束的服务区域，使用高增益波束可以增加卫星的通信容量，空间分离的波束可以重复使用相同的频带，从而将链路吞吐量乘以波束的数量；在地形复杂的战场中，将功率集中在所需方向的定向天线可以增强覆盖范围。
[0003]在分米波（波长范围为10cm
‑
100cm，频率范围为300
‑
3000MHz）对应的频率范围中设计多波束定向天线具有一定的挑战，使得传统的多波束天线设计在该频率范围内不具备可实现性。电磁波在这些频率上具有较大的波长，从而导致天线尺寸变大大多数透镜天线将具有非常大的尺寸，并且需要大的馈电或波束成形网络，即使是单个喇叭天线也需要多个波长的口径面积来创建具有高增益和低旁瓣电平的方向图。因此，难以将多波束分米波频段的多波束天线集成到用于移动车辆上，并且，这种大而重的阵列天线的建造成本往往很高。

技术实现思路

[0004]鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元及阵列，包括：一种应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元，包括：环路辐射板、单极子辐射板、接地板和馈电杆；所述环路辐射板垂直设置在所述接地板的表面；所述单极子辐射板平行设置在所述环路辐射板的侧边；所述环路辐射板的纵截面形状为拱形；所述环路辐射板的一端与所述接地板连接，另一端通过所述馈电杆与所述单极子辐射板连接；当射频信号通过所述馈电杆输入所述环路辐射板和所述单极子辐射板时，所述环路辐射板将所述射频信号的能量反射至所述单极子辐射板。
[0005]优选的，所述环路辐射板包括第一辐射板、第二辐射板和曲面连接板；所述第一辐射板与所述第二辐射板互相平行，并且均垂直于所述接地板；所述曲面连接板分别与所述第一辐射板和所述第二辐射板远离所述接地板的端部连接；所述单极子辐射板平行设置在所述第二辐射板的侧边；所述第一辐射板靠近所述接地板的端部与所述接地板连接；所述第二辐射板靠近所述接地板的端部通过所述馈电杆与所述单极子辐射板连接。
[0006]优选的，还包括馈电探针；所述馈电探针的一端与所述馈电杆连接，另一端贯穿并延伸至所述接地板的另一面。
[0007]优选的，所述馈电杆与所述单极子辐射板靠近所述接地板的端部连接。
[0008]优选的，所述单极子辐射板的横截面由所述单极子辐射板远离所述馈电杆的端部至靠近所述馈电杆的端部逐渐减小。
[0009]优选的，所述第二辐射板的横截面由所述第二辐射板远离所述馈电杆的端部至靠近所述馈电杆的端部逐渐减小。
[0010]优选的，所述环路辐射板、所述馈电杆与所述接地板一体连接。
[0011]优选的，所述宽带多波束天线阵元的高度为λ/3
‑
2λ/3，其中，λ为自由空间波长。
[0012]一种应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵列，包括：环形排列的八个如上述任一项所述的宽带多波束天线阵元。
[0013]优选的，所述宽带多波束天线阵列的直径为1.220m，高度为0.330m。
[0014]本申请具有以下优点：在本申请的实施例中，通过环路辐射板、单极子辐射板、接地板和馈电杆；所述环路辐射板垂直设置在所述接地板的表面；所述单极子辐射板平行设置在所述环路辐射板的侧边；所述环路辐射板的纵截面形状为拱形；所述环路辐射板的一端与所述接地板连接，另一端通过所述馈电杆与所述单极子辐射板连接；当射频信号通过所述馈电杆输入所述环路辐射板和所述单极子辐射板时，所述环路辐射板将所述射频信号的能量反射至所述单极子辐射板，所述宽带多波束天线阵元可以产生定向辐射波束和相对较低的旁瓣电平，并且结构紧凑，加工简单，成本较低，易于安放。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元的透视图；图2是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元的侧视图；图3是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元中环路辐射板、单极子辐射板和馈电杆的透视图；图4是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元的制造原型和地平面反射器的实物图；图5是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元的实物图；图6是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元中环路辐射板和单极子辐射板的辐射方向示意图；图7是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元在x
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z平面上的辐射方向图；图8是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元在环路辐射板高度为310mm、340mm和370mm时的反射系数随频率的变化曲线；图9是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元在单极子辐射板高度为200mm、230mm和260mm时的反射系数随频率的变化曲线；图10是本申请一实施例提供的一种天线阵元模型仿真和测量的反射系数随频率
的变化曲线；图11是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵元在谐振频率带宽上一些代表性频率处的的3D测量实现增益；图12是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵列的透视图；图13是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵列仿真的反射系数随频率的变化曲线；图14是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵列在1000MHz处的实现增益；图15是本申请一实施例提供的一种天线阵列模型的组装步骤示意图；图16是本申请一实施例提供的一种天线阵列模型中三个代表性天线阵元仿真和测量的反射系数随频率的变化曲线；图17是本申请一实施例提供的一种天线阵列模型在其工作带宽内的三个不同频率下的辐射特性示意图；图18是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵列和高机动性多用途轮式车辆的结构示意图。其中，半空间区域z<0中的均匀地面由索末菲积分建模；图19是本申请一实施例提供的一种宽带多波束天线阵列中单个天线阵元（沿+x方向的阵元）在三个不同频率处的仿真实现增益。
[0017]说明书附图中的附图标记如下：100、环路辐射板；110、第一辐射板；120、第二辐射板；130、曲面连接板；200、单极子辐射板；300、接地板；400、馈电杆；500、馈电探针。
具体实施方式
[0018]为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于分米波频段车载通信的宽带多波束天线阵元，其特征在于，包括：环路辐射板、单极子辐射板、接地板和馈电杆；所述环路辐射板垂直设置在所述接地板的表面；所述单极子辐射板平行设置在所述环路辐射板的侧边；所述环路辐射板的纵截面形状为拱形；所述环路辐射板的一端与所述接地板连接，另一端通过所述馈电杆与所述单极子辐射板连接；当射频信号通过所述馈电杆输入所述环路辐射板和所述单极子辐射板时，所述环路辐射板将所述射频信号的能量反射至所述单极子辐射板。2.根据权利要求1所述的宽带多波束天线阵元，其特征在于，所述环路辐射板包括第一辐射板、第二辐射板和曲面连接板；所述第一辐射板与所述第二辐射板互相平行，并且均垂直于所述接地板；所述曲面连接板分别与所述第一辐射板和所述第二辐射板远离所述接地板的端部连接；所述单极子辐射板平行设置在所述第二辐射板的侧边；所述第一辐射板靠近所述接地板的端部与所述接地板连接；所述第二辐射板靠近所述接地板的端部通过所述馈电杆与所述单极子辐射板连接。3.根据权利要求1所述的宽带多波束天线阵元，其特征在于，还包括馈电探针；所述馈电探针的一端与所述馈电杆连接，另一端贯穿并延...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋溱，陈国胜，赵宗胜，
申请(专利权)人：盛纬伦深圳通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：