并馈全向天线阵列.pdf

并馈全向天线阵列涉及一种适合用于宽频带工作的并馈全向天线阵列，空心阵子的内部设有馈电电路，馈电电路的输入端口与天线输入端口连接，馈电电路由微带介质基片、功率分配器、微带短路线和微带地平面组成，微带地平面设在微带介质基片表面上，功率分配器和微带短路线设在微带介质基片的另一表面上，馈电电路输出端口的微带端子与微带短路线一端连接，微带短路线的另一端与微带地平面短路连接，馈电电路输出端口的一个平衡输出端子与设在空心阵子臂上的天线馈电端子连接，馈电电路输出端口位于微带地平面内且与平衡输出端子处于对应位置的另一个平衡输出端子与位于空心阵子相邻位置上的另一空心阵子的相邻臂上的天线馈电端子连接。

1、  一种适合用于宽频带工作的并馈全向天线阵列，至少包括二个以上的空心阵子(1)，在天线的底部设有天线输入端口(3)，其特征在于在空心阵子(1)的内部设有馈电电路(4)，馈电电路(4)的输入端口(45)与天线输入端口(3)连接，馈电电路(4)由微带介质基片(41)、功率分配器(42)、微带短路线(43)和微带地平面(44)组成，微带地平面(44)设在微带介质基片(41)表面上，功率分配器(42)和微带短路线(43)设在微带介质基片(41)的另一表面上，馈电电路(4)的输出端口(46)的微带端子与微带短路线(43)的一端连接，微带短路线(43)的另一端与微带地平面(44)短路连接，上述馈电电路(4)输出端口(46)的一个平衡输出端子与设在空心阵子(1)臂上的天线馈电端子(11)连接，馈电电路(4)输出端口(46)的位于微带地平面(44)内且与上述平衡输出端子处于相对应位置的另一个平衡输出端子与位于上述空心阵子(1)相邻位置上的另一空心阵子的相邻臂上的天线馈电端子(12)连接。

2、  根据权利要求1所述的并馈全向天线阵列，其特征在于在天线输入端口(3)与馈电电路(4)之间设有功率分配器(2)，功率分配器(2)的输入端口(21)与天线输入端口(3)连接，功率分配器(2)的两输出端口(22)分别与相邻的两个馈电电路(4)的输入端口连接。

3、  根据权利要求2所述的并馈全向天线阵列，其特征在于功率分配器(2)位于相邻的两个馈电电路(4)之间。

4、  根据权利要求2或3所述的并馈全向天线阵列，其特征在于在两相邻功率分配器(2)的输入端口(21)与天线输入端口(3)之间设有另一功率分配器，该另一功率分配器的输入端口与天线输入端口(3)连接，该另一功率分配器的两输出端口分别与两相邻的功率分配器(2)的输入端口(21)连接。

5、  根据权利要求1所述的并馈全向天线阵列，其特征在于微带短路线(43)为1/4波长微带短路线。

6、  根据权利要求1所述的并馈全向天线阵列，其特征在于馈电电路的两输出端口和与该馈电电路相邻的另一馈电电路上的两输出端口在天线横截面内周向相差180°。

7、  根据权利要求1所述的并馈全向天线阵列，其特征在于馈电电路的相邻输出端口在天线横截面内周向相差180°。

并馈全向天线阵列
                                技术领域
本发明涉及一种应用在移动通信、广播电视、侦察与电子对抗及雷达等领域的宽频带全向天线，尤其涉及一种并馈全向天线阵列。
                                背景技术
现在常用的全向天线有直立单极子天线、多节半波长同轴传输线交叉串接的共线同轴天线(包括由该天线变形得来的微带结构天线)、波导或同轴线开槽阵列天线、同轴双锥和盘锥天线及螺旋天线等多种形式。上述天线各具特点因而在不同场合都有应用，但每种形式的天线又各有缺点，这些不足之处对天线的影响主要体现在工作带宽、增益、方向图等天线的主要指标上，使每种天线的应用受到较大的限制。在所有的这些全向天线中，直立单极子天线(包括加载直立单极子)的增益通常较低并且主要用于在较低频率上工作的天线。多段同轴振子串接形成的天线、波导及同轴开槽阵列天线通过增加辐射单元使其沿轴线方向组成天线阵来提高增益，这类天线在移动通信及雷达信标等领域中广泛使用，由于这类天线阵受结构形式的限制，绝大部分都是串联馈电，所以工作带宽比较窄。串联馈电天线阵列的一个明显的缺点是波束的指向随频率的变化而发生偏移，工作频率偏离中心频率越多，波束偏移越大，天线的增益越高，波束偏移对使用所造成的影响越大，所以这类天线不能满足宽带、高增益应用的要求。双锥或盘锥天线在这几种全向天线中虽有较大的工作带宽，但增益较低。采用并联馈电的天线阵是解决上述问题的较好的方法。用并联馈电的方式为多个辐射单元馈电可以提高天线阵的增益，同时不会造成波束指向随频率变化发生偏移的现象，而且并馈天线的工作频带一般都比串馈天线的要宽。此外并联馈电的天线还可以根据需要，方便地控制每个辐射单元的幅度和相位，实现对天线阵方向图的优化设计和控制，这些优点是串联馈电天线无法比拟的。因此，并联馈电的阵列天线获得了广泛的应用。对于定向天线，并联馈电的天线较容易实现，如移动通信基站使用的板形天线均采用并联馈电技术。对于单根全向天线来说，要实现并联馈电则是较困难的，主要原因是馈电网络的遮挡无法消除，因而在全向天线方位面方向图上形成零点或凹口，破坏了全向天线的全向辐射特性。
                              发明内容
本发明提供一种具有无遮挡、宽频带特性的并馈全向天线阵列。
本发明采用如下技术方案来解决其技术问题：
一种适合用于宽频带工作的并馈全向天线阵列，至少包括二个以上的空心阵子1，在天线的底部设有天线输入端口3，在空心阵子1的内部设有馈电电路4，馈电电路4的输入端口45与天线输入端口3连接，馈电电路4由微带介质基片41、功率分配器42、微带短路线43和微带地平面44组成，微带地平面44设在微带介质基片41表面上，功率分配器42和微带短路线43设在微带介质基片41的另一表面上，馈电电路4的输出端口46与微带短路线43的一端连接，微带短路线43的另一端与微带地平面44短路连接，上述馈电电路4输出端口46的一个平衡输出端子与设在空心阵子1臂上的天线馈电端子11连接，馈电电路4输出端口46的位于微带地平面44内且与上述平衡输出端子相对应的另一个平衡输出端子与位于上述空心阵子1相邻位置上的另一空心阵子的相邻臂上的天线馈电端子12连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明与一般的全向天线不同，采用并联馈电网络为天线阵馈电，具有较宽的频带特性。众所周知，串联馈电天线各辐射单元上的相位差与信号传输的路径的电长度有关，且难以根据需要进行控制，各辐射单元上的相位只能在天线的中心频率点上满足设计要求，因而只能窄带工作。而并联馈电天线中信号传输到各辐射单元的路径相等，辐射单元之间的相位差与传输路径的电长度无关。但并联馈电技术一直难以在单根全向天线中实现。本发明采用小型、灵活的馈电网络与宽带粗振子结合，利用空心粗振子内部的微小空间，在空心粗振子内部实现方位上的无遮挡馈电，克服了并联馈电网因络遮挡造成的方位面辐射方向图的凹口或零点而不能在全向天线中使用的缺点，解决了对单根全向天线并联馈电的难题。
2.本发明由于实现了并联馈电，所以克服了串馈全向天线频带窄、波束方向随频率变化而变化的缺点，因而可以增加辐射单元地数量获得较高的增益和稳定的辐射方向图。
3.采用使相邻一个或一对振子的馈电位置交替反向连接的技术措施即：
馈电电路的两输出端口和与该馈电电路相邻的另一馈电电路上的两输出端口在天线横截面内周向相差180°或者馈电电路的相邻输出端口在天线横截面内周向相差180°，减小了天线的交叉极化。
4.本发明的馈电电路集成有印刷结构的平衡-不平衡变换器，由于这种结构的平衡-不平衡变换器具有体积小、布置灵活、结构紧凑的特点，从而使本发明具有能使馈电电路被内置于空心振子内部的优点。
5、微带结构的短路线可根据需要在紧靠馈电电路输出端(振子天线输入处)设置，使馈电电路在必须变为平衡传输线的平衡馈电点处才变换为平衡传输线，在馈电点外其它整个传输路径上均可采用不平衡结构的电缆或微带进行功率传输，与因平衡-不平衡变换器体积和结构因素影响而在天线总输入接口处即完成变换，传输路径用平衡传输线传输功率相比具有较小的传输损耗。
                               附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明实施例的结构主视图。
图3是本发明实施例的结构俯视图。
图4是本发明另一实施例的结构示意图。
图5是本发明另一实施例的局部结构放大示意图，其中，A标示的为连接电缆。
图6是本发明的馈电电路结构示意图。
图7是本发明的功率分配器结构示意图。
                              具体实施方式
实施例1一种适合用于宽频带工作的并馈全向天线阵列，至少包括二个以上的空心阵子1，在天线的底部设有天线输入端口3，在空心阵子1的内部设有馈电电路4，馈电电路4的输入端口45与天线输入端口3连接，馈电电路4由微带介质基片41、功率分配器42、微带短路线43和微带地平面44组成，微带地平面44设在微带介质基片41表面上，功率分配器42和微带短路线43设在微带介质基片41的另一表面上，馈电电路4的输出端口46的微带端子与微带短路线43的一端连接，微带短路线43的另一端与微带地平面44短路连接，上述馈电电路4输出端口46的一个平衡输出端子与设在空心阵子1臂上的天线馈电端子11连接，馈电电路4输出端口46的位于微带地平面44内且与上述平衡输出端子处于相对应位置的另一个平衡输出端子与位于上述空心阵子1相邻位置上的另一空心阵子的相邻臂上的天线馈电端子12连接，在本实施例中，空心阵子1的数量为2个，馈电电路4的数量为1个，馈电电路4被设在互邻且分别属于不同空心阵子的两个臂内，位于一个空心阵子内的馈电电路4的一个输出端口的两个平衡输出端子分别与设在该空心阵子的两个臂上的天线馈电端子11、12连接，位于另一个空心阵子内的馈电电路4的另一个输出端口的两个平衡输出端子分别与设在该另一个空心阵子的两个臂上的天线馈电端子11、12连接，上述微带短路线43为1/4波长微带短路线，上述馈电电路的两输出端口和与该馈电电路相邻的另一馈电电路上的两输出端口在天线横截面内周向相差180°。
实施例2一种适合用于宽频带工作的并馈全向天线阵列，至少包括二个以上的空心阵子1，在天线的底部设有天线输入端口3，在空心阵子1的内部设有馈电电路4，馈电电路4的输入端口45与天线输入端口3连接，馈电电路4由微带介质基片41、功率分配器42、微带短路线43和微带地平面44组成，微带地平面44设在微带介质基片41表面上，功率分配器42和微带短路线43设在微带介质基片41的另一表面上，馈电电路4的输出端口46的微带端子与微带短路线43的一端连接，微带短路线43的另一端与微带地平面44短路连接，上述馈电电路4输出端口46的一个平衡输出端子与设在空心阵子1臂上的天线馈电端子11连接，馈电电路4输出端口46的位于微带地平面44内且与上述平衡输出端子处于相对应位置的另一个平衡输出端子与位于上述空心阵子1相邻位置上的另一空心阵子的相邻臂上的天线馈电端子12连接。本实施例在天线输入端口3与馈电电路4之间设有功率分配器2，功率分配器2的输入端口21与天线输入端口3连接，功率分配器2的两输出端口22分别与相邻的两个馈电电路4的输入端口连接，功率分配器2位于相邻的两个馈电电路4之间，本实施例还可以在两相邻功率分配器2的输入端口21与天线输入端口3之间设有另一功率分配器，该另一功率分配器的输入端口与天线输入端口3连接，该另一功率分配器的两输出端口分别与两相邻的功率分配器2的输入端口21连接，上述馈电电路的相邻输出端口在天线横截面内周向相差180°，在本实施例中，空心阵子1的数量为8个，馈电电路4的数量为4个，功率分配器2为3个，4个馈电电路分别被设在互邻且分别属于相邻空心阵子的两个臂内，每个馈电电路的输出端口上的两个平衡输出端子分别与设在与各馈电电路相应的空心阵子的两个臂上的天线馈电端子11、12连接(参见图4)。