一种Ku波段全向天线制造技术

本发明专利技术提供了一种Ku波段全向天线，一分任意路的同轴－波导功率分配/合成器的每一个输出口连接一个喇叭天线的输入口，喇叭天线的辐射口向外，各个喇叭天线的辐射口在方位面上组成一个圆周阵；Ku波段微波信号通过同轴电缆接入一分任意路的同轴－波导功率分配/合成器的输入端，经过等幅同相功率分配后通过喇叭天线辐射到自由空间中，在自由空间中进行波束叠加，在天线的远场形成全向方向图。本发明专利技术用于整个微波波段，能够实现Ku波段方位面360°的波束覆盖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波天线技术范畴，具体涉及的是微波波段全向天线领域。
技术介绍
全向天线是移动通信领域中基地台、车台和手持台等方面必用的一种天线形式，一般对于全向天线有如下的技术要求I)天线方位面方向图为圆形或具有弱方向性(相对电平的变化不超过3dB)，覆盖方位面360。空间；2)电压驻波系数系数尽可能小《 I. 50);3)在俯仰面内具有定向辐射特性，要求在赤道面内的辐射最大，增益高。 以前，在移动通信中使用的全向天线有套筒式偶极天线、佛兰克林天线、同轴线交叉共线天线和螺旋鞭天线与拉杆天线等，但这几类全向天线一般只适用于短波、超短波及L波段等波段，对于厘米波及厘米波以上波段的全向天线，如果仍然采用上述诸天线，由于受到电气尺寸的限制，结构上难于实现。
技术实现思路
为了克服现有技术在微波波段的高频段全向天线难以实现的不足，本专利技术提供一种Ku波段全向天线，用于整个微波波段，实现Ku波段方位面360°的波束覆盖。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括一个一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器和若干个喇叭天线，喇叭天线的输入口与功分器输出口大小相同，一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器的每一个输出口连接一个喇叭天线的输入口，喇叭天线的辐射口向外，各个喇叭天线的辐射口在方位面上组成一个圆周阵；Ku波段微波信号通过同轴电缆接入一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器的输入端，经过等幅同相功率分配后通过喇叭天线辐射到自由空间中，在自由空间中进行波束叠加，在天线的远场形成全向方向图。所述的喇ΠΛ天线的数量N为5 12个。所述的N为5时，圆周阵的直径为90mm ;N为8时，圆周阵的直径为120mm ；N为10时，圆周阵的直径为150mm。 I οιO)所述的喇叭天线的H面口径尺寸a由公式——sSaA2w <—确定，其中， aajnλ为频率f在自由空间的波长，λ = c/f，f为全向天线工作的中心频率，cΔυ0.25Η JN为光速。 O O；IOJ所述的喇叭天线的E面口径尺寸b由公式一^ ^ 26^,. iS； 一^确定，其中，2 Θ Q 5E OO根据全向天线的增益G的计算近似式G ~ IOlogltl确定,该计算近似式的误差小于O. 5%。本专利技术的有益效果是以一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器为主线，将微波信号等幅同相地分配到喇叭天线中；全向天线的E面方向图的半功率波束宽度是可以通过改变喇叭天线E面的口径尺寸来控制的，它可以方便地调节全向天线地增益；全向天线的方位面方向图相对电平的变化大小可以由增减天线的单元数来调整，单元数越多，相对电平变化的工作频带越宽。本全向天线不仅在Ku波段可以实现，而且其设计方法适用于整个微波波段。附图说明图I为6元Ku波段全向天线的结构示意图；图2为8元Ku波段全向天线的结构示意图； 图3为10元Ku波段全向天线的结构示意图；图4为仿真的6元全向天线在16GHz时的方位面极坐标方向图；图5为仿真的6元全向天线在工作频带内的电压驻波系数曲线图；图6为仿真的10元全向天线在16GHz时的方位面极坐标方向图；图7为仿真的10元全向天线在工作频带内的电压驻波系数曲线图；图8为实测的6元全向天线在15GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图9为实测的6元全向天线在16GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图10为实测的6元全向天线在17GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图11为实测的6元全向天线在工作频带内的电压驻波系数曲线图；图12为实测的10元全向天线在15GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图13为实测的10元全向天线在16GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图14为实测的10元全向天线在17GHz时的方位面方向图，其中，图(a)和图(b)分别为天线各扫描180度时的方位面方向图；图15为实测的10元全向天线在工作频带内的电压驻波系数曲线图。具体实施例方式本专利技术解决了在微波波段的高频段全向天线难以实现的问题，研发了一种Ku波段全向天线(该全向天线的设计方法适用于整个微波波段)，该全向天线以一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器(该功率分配/合成器由为“一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器”，专利受理号为201010284575. 2的专利技术专利公开)为基础，以喇叭天线为阵元排列成圆周阵，实现Ku波段方位面360°的波束覆盖。本全向天线主要由一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器、喇叭天线(喇叭天线的输入口与功分器输出口大小相同)两部分组成一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器的输出口直接与喇叭天线的输入口(尺寸小的一端，与功率分配/合成器的输出口口径尺寸一致)联成一体，喇叭天线的辐射口(尺寸大的一端)向外，在方位面上组成一个圆周阵。图I、图2、图3分别为6元、8元、10元Ku波段全向天线的结构示意图。某一频率的Ku波段微波信号，通过同轴电缆接入一种一分任意路的同轴一波导功率分配/合成器的输入段，经过该功率分配/合成器进行等幅同相功率分配，再将分配好的信号通过喇叭天线辐射到自由空间中，在自由空间中进行波束叠加，在天线的远场形成全向方向图。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术“一种Ku波段全向天线”的具体实施措施如下I)确定全向天线的阵元数N。该全向天线阵元数的可选范围在5 — 12个之间，选择阵元数的原则根据以下几方面的不同要求而定A.根据要求的全向天线相对电平变化大小的相对工作带宽而定，要求的相对电平 变化的相对工作带宽越宽，则阵元数应选取越多。若全向天线要求的相对工作带宽为8% 10%，阵元数选取5 7个；相对工作带宽为10% 15%，阵元数选取8 10个；相对工作带宽为15% 20%，阵元数选取11 12个；B.根据要求的电压驻波系数大小的带宽而定若电压驻波系数要求为I. 5时，相对工作带宽为15% 20%，阵元数可选取5 7个；相对工作带宽为10% 15%，阵元数选取8 10个；若全向天线要求的相对工作带宽为8% 10%，阵元数选取11 12个；C.根据要求的增益来定由于增益与全向天线的E面方向图宽度有很大关系，当然与选取的阵元数也有关，当要求的增益为3dB 5dB时，阵元数可选取5 7个；增益要求为5dB 7dB时，阵元数选取8 10个；增益要求为7dB 8dB时，阵元数一般选取11 12个。D.根据要求的全向天线物理尺寸大小而定选取的阵元数越少，物理尺寸越小，反之则物理尺寸越大。阵元数为5个时，天线的直径约为90mm ;阵元数为8个时，天线的直径约为120mm ;阵元数为10个时,天线的直径约为150mm总之，阵元数的确定要根据各种要求综合考虑。2)喇叭天线的H面口径尺寸a的初步确定。喇叭天线的H面口径尺寸由下述公式来进行初步确定。2 θ 0 25H = 360° /N (式中2 θ 0 25H为喇叭天线H面6dB处的波束宽度)入=c/f IO；再根据近似式(rad),本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ku波段全向天线，包括一个一分任意路的同轴－波导功率分配/合成器和若干个喇叭天线，其特征在于：一分任意路的同轴－波导功率分配/合成器的每一个输出口连接一个喇叭天线的输入口，喇叭天线的辐射口向外，各个喇叭天线的辐射口在方位面上组成一个圆周阵；Ku波段微波信号通过同轴电缆接入一分任意路的同轴－波导功率分配/合成器的输入端，经过等幅同相功率分配后通过喇叭天线辐射到自由空间中，在自由空间中进行波束叠加，在天线的远场形成全向方向图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋锡明，王国泉，庄少华，
申请(专利权)人：陕西黄河集团有限公司，
类型：发明
国别省市：