【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体为一种基于周期结构加载的印刷偶极子结构的宽带全向天线。
技术介绍
1、随着无线通信技术的不断发展，人们对天线性能的要求也越来越高。天线作为无线通信系统中接收或辐射电磁波的设备，完成射频导波与空间无线电波的能量装换，在现代通信系统中具有无可替代的作用。根据发射和接收电磁波的方向性，一般可以将天线划分为定向天线和全向天线。与定向天线相比，全向天线辐射的电磁波信号和能量是沿着天线水平面内实现360°均匀辐射，垂直面内有一定波束宽度，典型的全向方向图为“∞”形状。全向天线在通信系统中一般应用于大范围覆盖，点对多点通讯系统中，如广播、电视、移动通信等场景。
2、天线极化一般以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。以地面为参考系时，线极化可分为水平极化和线极化。当电场矢量取向随时间而变化，其矢量端点在垂直于传播方向的水平面内描绘的轨迹是一个椭圆，就称为椭圆极化；当描绘轨迹为一个圆时，即为圆极化。根据天线极化方式的区别，我们可以将关于全向天线的研究大致分为三类，垂直极化全向天线，水平极化全向天线和圆极化全向天线。
3、与圆极化全向天线相比，线极化全向天线结构简单、易于工程实现，具有更为广泛的应用场景。线极化天线包括垂直极化全向天线和水平极化全向天线。为实现宽带宽、高增益、小型化的全向天线，技术人员在线天线形式上进行了很多探索与改进。垂直极化全向天线一般有通过三种方法来实现：第一，使用单极子、对称振子、单锥或者盘锥天线作为基本辐射体，从而
4、水平极化全向天线方主要有以下几种实现方式：第一，alford环天线及其变形。alford环天线具有形成全向性方向图的环电流分布，又因为其结构的特殊性具有相对容易进行阻抗匹配的输入电阻。第二，缝隙天线，包括波导缝隙天线和圆柱面开缝天线。由对偶原理可知，无限延伸、理想导电平面上的半波长缝隙和与它对偶的半波振子具有相同的全向性辐射方向图。第三，组合环天线。由天线理论可知，水平均匀电流环可以实现水平极化全向辐射，利用多个水平放置的天线单元，组成一个圆环或方环，通过合适的馈电方式，使环上电流均匀同相分布，即可实现水平极化全向辐射。第四，旋转场天线，水平面上正交放置的两个偶极子，对其正交馈电，可在水平面上实现全向水平极化辐射。
5、除此之外，还可以通过圆柱共形微带天线阵、左手传输线结构等方法实现线极化全向辐射。
6、以上方式实现的全向天线普遍存在带宽窄，增益不高的缺点，制约了全向天线的工程应用。因此研究一种带宽宽，增益高，易于加工，具有良好全向特性的全向天线形式是很有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足之处，提供基于周期加载结构加载异面印刷偶极子形式的圆柱形结构的宽带垂直极化全向天线。通过在一定直径的圆柱体上均匀分布的带反射板的异面印刷偶极子实现天线的全向辐射特性，利用宽带异面印刷偶极子和渐变馈电合成网络实现天线的天线超宽带特性，通过周期加载结构减少振子离反射柱的距离进而减小天线直径。同时由于振子和馈电网络可以集成在一起，很容易通过增加天线单元数量的方式提高天线的增益，而不会增加外接馈电网络的复杂度。宽带全向天线具有结构简单、紧凑，全向辐射特性好的特点，可以通过印刷振子在圆柱形表面的排布方向实现垂直或水平极化，满足宽带线极化全向通信系统的应用场景。
2、本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种宽带全向天线，主体结构为圆柱形，从外到内依次为辐射层1、周期加载层2和支撑结构3，三者中的任意两者之间均具有大于0的间距。
4、进一步的，所述辐射层的主体为外介质支撑筒；
5、所述外介质支撑筒上设有振子单元11和馈电网络12，振子单元为曲面平行双线馈电异面印刷偶极子，每一偶极子均包括两个振子，且两个振子分别置于支撑筒内、外两侧，形成互补结构；
6、馈电网络包括指数线阻抗变化的宽带平行双线馈电网络和传输线转换结构，宽带平行双线馈电网络的两部分分别为位于外介质支撑筒内侧的内侧馈电网络和位于外介质支撑筒外侧的外侧馈电网络；内侧馈电网络的末端与内侧的对应振子相连，外侧馈电网络的末端与外侧的对应振子相连；
7、传输线转换结构由位于外介质支撑筒内侧的内金属条带和位于外介质支撑筒外侧的外金属条带组成；内侧馈电网络的合成端口与内金属条带的一端连接，外侧馈电网络的合成端口与外金属条带的一端连接；传输线转换结构的外端分别与同轴接插件的内外导体相连接；
8、所述周期加载层2的主体结构为内介质支撑筒，内介质支撑筒的外表面设有周期性的方形贴片组；方形贴片组沿振子轴向以振子间距为子周期排布，沿振子周向均匀排布；
9、从天线法线方向投影，每一振子单元内侧具有完整的子周期对应；子周期为一维锥削排布结构，沿振子轴线方向，从振子开放端到馈电端，方形贴片的边长逐个减小，并沿两振子馈电端中心线呈轴对称分布。
10、进一步的，所述传输线转换结构外端宽度比例大于5/1，两侧为指数线渐变线。
11、进一步的，所述偶极子的轴向方向与介质支撑筒的轴向方向平行时为垂直极化；偶极子的轴向方向与介质支撑筒的轴向方向正交时为水平极化。
12、进一步的，支撑结构为金属结构或表面具有金属涂层的介质结构。
13、本专利技术相比
技术介绍
具有如下优点：
14、1.本专利技术设置了一种宽带全向天线，包括金辐射层，周期加载层，支撑结构和接插件的宽带全向天线。利用宽带异面印刷偶极子和渐变馈电合成网络实现天线的超宽带特性，相对阻抗带宽＞70％；并通过周期加载层减小印刷振子与金属底板间的距离进而减小天线体积。
15、2.本专利技术通过在一定直径的圆柱体上均匀分布的曲面异面印刷偶极子实现天线的全向辐射特性，天线可通过增加天线单元规模来实现高增益，具有良好增益扩展特点。
16、3.本专利技术天线结构简单、带宽宽，全向辐射特性好，易于实现两种线极化方式，可以作为各种全向通信系统中辐射天线使用。
17、为了更加清楚的描述本专利，下面提供了多幅附图，这些附图旨在对本专利的具体实施方案作出辅助说明：
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1.一种宽带全向天线，其特征在于：主体结构为圆柱形，从外到内依次为辐射层(1)、周期加载层(2)和支撑结构(3)，三者中的任意两者之间均具有大于0的间距。
2.根据权利要求书1所述的一种宽带全向天线，其特征在于，所述辐射层的主体为外介质支撑筒；
3.根据权利要求书2所述的一种宽带全向天线，其特征在于，所述传输线转换结构外端宽度比例大于5/1，两侧为指数线渐变线。
4.根据权利要求书2所述的一种宽带全向天线，其特征在于，所述偶极子的轴向方向与介质支撑筒的轴向方向平行时为垂直极化；偶极子的轴向方向与介质支撑筒的轴向方向正交时为水平极化。
5.根据权利要求书1所述的一种宽带全向天线，其特征在于，支撑结构为金属结构或表面具有金属涂层的介质结构。
【技术特征摘要】
1.一种宽带全向天线，其特征在于：主体结构为圆柱形，从外到内依次为辐射层(1)、周期加载层(2)和支撑结构(3)，三者中的任意两者之间均具有大于0的间距。
2.根据权利要求书1所述的一种宽带全向天线，其特征在于，所述辐射层的主体为外介质支撑筒；
3.根据权利要求书2所述的一种宽带全向天线，其特征在于，所述传输线转换结构外...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵东贺，肖松，韩国栋，苏晓莉，曹国光，齐宏业，张海福，何其洪，刘桂凤，吴旭，曹江涛，张晓冲，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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