【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频(rf)设备，特别是涉及全向天线。
技术介绍
1、全向天线已被广泛用于无线通信系统中，因为它们可以提供全方位覆盖[1]。在毫米波(mm-wave)频率上，通常需要高增益的宽带天线来补偿高大气传播损耗和有限的发射功率[2]。高增益全向天线对于人口分散的偏远地区的通信很有用，并且，它们对于点对多点的应用也很有用，如便携式基站[2]和无线局域网络[3]-[5]。此外，高增益全向天线在高速车载/机载移动通信中经常可以看到[6]。因此，开发一种高增益、宽频毫米波全向天线是非常有意义的。
2、常见的做法是部署一个串联天线阵列以增加全向天线增益[7]。串联天线阵列的元素可以设计为电偶极子[8]-[10]、磁偶极[11],[12]、或法布里-珀罗天线[3]。然而，串联阵列有一些缺点。例如，它有着大的体积和有限的-10-db阻抗带宽，其大约为8％[3],[9]-[12]。此外，它的馈电网络损失在毫米波频率上可能很高[13]。
3、为了实现更宽的带宽，可以使用行波天线阵列，例如双锥形天线阵列[13],[14]和槽形波导天线阵列[15]。通过使用行波天线阵列，阻抗带宽可以超过20％。然而，上述两种阵列都很笨重；天线的长度或半径大于15λ0[13],[15]，其中λ0是空气中的工作波长。这些阵列的尺寸可能会限制其应用。
4、最近，一些超表面天线得到了研究[16],[17]。通过使用特征模式分析(cma)，这类天线可以获得宽的阻抗带宽和良好的全向性[16]。非周期性的超表面天线可以获得～5dbi的增益
5、全向天线也可以通过离开带有圆环的圆形贴片天线的tm0n模式来获得[23]-[27]。这些文献中的一些公开的天线的增益高于6dbi[25],[27]。然而，它们的辐射模式要么具有倾斜的问题，导致了低的方位角增益[23]-[25]，要么具有糟糕的副瓣水平(side-lobe level，简称sll)[26]。这些问题在其他类型的高增益全向天线或天线阵列中也被发现[11]-[15]。多年来，透镜一直被用来增加天线增益。通过延迟孔径中心的相位，使用介质透镜可以获得均匀的孔径分布[28]。或者，可以使用e平面金属透镜来加速孔径边缘的相位[29]。这两种设计方法都是对频率敏感的，可能会导致狭窄的带宽，从而限制其应用。h平面金属透镜可以通过设计相同的传播长度达到相同的目的[30]。然而，一些现有的设计是不对称的。另外，只有定向天线在特定的焦距下才能满足设计要求。到目前为止，几乎没有发现具有高增益和低sll的宽带毫米波全向设计。
6、参考文献
7、以下每份参考文献(以及相关的附录和/或补编)都在此明确地全部纳入参考。
8、[1]c.a.balanis,antenna theory:analysis and design,4th ed.new york:wiley,2016.
9、[2]y.li,l.ge,j.wang,s.da,d.cao,j.wang,and y.liu,“3-d printed high-gain wideband waveguide fed horn antenna arrays for millimeter-waveapplications,”ieee trans.antennas propag.,vol.67,no.5,pp.2868–2877,may 2019.
10、[3]s.lin,m.-q.liu,x.liu,y.-c.lin,y.tian,j.lu,and z.-h.zhao,“design ofomnidirectional high-gain antenna with broadband radiant load in c waveband,”prog.electromagn.res.c,vol.33,pp.243–258,2012.
11、[4]z.zhou,y.li,y.he,z.zhang,and p.-y.chen,“a slender fabry–perotantenna for high-gain horizontally polarized omnidirectional radiation,”ieeetrans.antennas propag.,vol.69,no.1,pp.526–531,jan.2021.
12、[5]g.zheng and b.sun,“high-gain normal-mode omnidirectionalcircularly polarized antenna,”ieee antennas wirel.propag.lett.,vol.17,no.6,pp.1104–1108,jun.2018.
13、[6]p.luo,c.nie,q.gong,and y.cui,“wideband dual-polarized quasi-omnidirectional antenna with high isolation for mobile applications in high-speed vehicles,”int.j.antennas propag.,vol.2019,pp.1–8,feb.2019.
14、[7]j.l.volakis,ed.,antenna engineering handbook,4th ed.new york:mcgraw-hill,2007.
15、[8]y.yu,j.xiong,and r.wang,“a wideband omnidirectional antenna arraywith low gain variation,”ieee antennas wirel.propag.lett.,vol.15,pp.386–389,dec.2016.
16、[9]h.li,x.du,and y.yin,“high gain omnidirectional dipole arrayantenna with slot coupler,”in 2018 international conference on sensornetworks and signal processing(snsp),oct.2018,pp.334–337.
17、[10]w.cao and y.ma,“ku-band omnidirectional high gain antenna,”in2020 ieee 3rd international conference on electronic information andcommunication technology(iceict),nov.2020,pp.632–635.
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【技术保护点】
1.一种全向双锥形天线，包括：
2.根据权利要求1所述的全向双锥形天线，其中所述环形金属透镜包括多块环形金属板；所述多块环形金属板与所述第二漏斗状板及所述第一漏斗状板同心排列，并位于所述第二漏斗状板及所述第一漏斗状板之间；所述多块环形金属板彼此分离。
3.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板中的至少一块具有空间上的弯曲形状。
4.根据权利要求3所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板中的所述至少一块在高度平面和方位平面上具有由正弦函数和环形函数描述的形状。
5.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，其中所述第二漏斗状板和所述第一漏斗状板是所述环形金属透镜的一部分。
6.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，进一步包括多个保持环；每个所述保持环被所述第二漏斗状板、所述第一漏斗状板和所述多块环形金属板中的两块相邻的板夹住。
7.根据权利要求6所述的全向双锥形天线，其中所述多个保持环在由所述第二漏斗状板和所述第一漏斗状板的旋转轴线定义的第一方向上对齐。
8.根据权利要求6所述的全向
9.根据权利要求3所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板中的所述至少一块在高度平面内的厚度，从所述第二漏斗状板和所述第一漏斗状板的旋转轴线开始沿第二方向大体增加，并大体向外径向延伸。
10.根据权利要求1所述的全向双锥形天线，其中所述第二漏斗状板和所述第一漏斗状板中的至少一块，在其所述窄端和所述宽端之间包括两个斜面部分之间的平坦部分。
11.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板的数量为奇数；所述多块环形金属板之中位于中心板一侧的第一部分，与位于所述中心板另一侧的所述多个环形金属板之中的第二部分对称。
...【技术特征摘要】
1.一种全向双锥形天线，包括：
2.根据权利要求1所述的全向双锥形天线，其中所述环形金属透镜包括多块环形金属板；所述多块环形金属板与所述第二漏斗状板及所述第一漏斗状板同心排列，并位于所述第二漏斗状板及所述第一漏斗状板之间；所述多块环形金属板彼此分离。
3.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板中的至少一块具有空间上的弯曲形状。
4.根据权利要求3所述的全向双锥形天线，其中所述多块环形金属板中的所述至少一块在高度平面和方位平面上具有由正弦函数和环形函数描述的形状。
5.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，其中所述第二漏斗状板和所述第一漏斗状板是所述环形金属透镜的一部分。
6.根据权利要求2所述的全向双锥形天线，进一步包括多个保持环；每个所述保持环被所述第二漏斗状板、所述第一漏斗状板和所述多块环形金属板中的两块相邻的板...
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