小型宽带垂直极化全向天线.pdf

一种小型宽带垂直极化全向天线。用于通信技术领域。本发明包括：四个天线单元、中心馈电端口、底座、四根连接电缆。四个天线单元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的最大尺寸方向和底座平行，四个天线单元分别通过四根四分之一波长的连接电缆并联于中心馈电端口，使所有垂直极化的天线单元上的等效磁流同相分布，四个天线单元结构相同，每个天线单元由介质板正面辐射缝隙两侧的梯形导体、馈电端口、介质板、两个接地单元构成，作为天线单元的振子的两侧的梯形导体位于介质板的正面，两个接地单元位于介质板的反面。本发明结构简单，体积小，频带宽，而且辐射场在水平面360度范围内分布均匀。

1、  一种小型宽带垂直极化全向天线，包括：四个天线单元(1、4、7、11)、四根连接电缆(3、5、8、10)、中心馈电端口(9)、底座(6)，其特征在于，四个天线单元(1、4、7、11)和底座(6)垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的最大尺寸方向和底座(6)平行，四个天线单元(1、4、7、11)分别通过四根四分之一波长的连接电缆(3、5、8、10)并联于中心馈电端口(9)，四个天线单元(1、4、7、11)结构相同，每个天线单元由辐射缝隙两侧的梯形导体(12、13)、馈电端口(2)、介质板(14)、接地单元(15、16)构成，作为天线单元的振子的梯形导体(12、13)位于介质板(14)的正面，接地单元(15、16)位于介质板(14)的反面。

2、  根据权利要求1所述的小型宽带垂直极化全向天线，其特征是，梯形导体(12)为倒梯形，梯形导体(13)为正梯形，梯形导体(12、13)之间形成天线单元的辐射缝隙，呈两个对顶锥形状，相当于形成一个缝隙天线。

3、  根据权利要求1或者2所述的小型宽带垂直极化全向天线，其特征是，馈电端口(2)穿过介质板(14)，位于缝的中心，馈电端口(2)的芯接缝隙天线一侧的梯形导体(12)，馈电端口(2)的外导体接缝隙天线另一侧的梯形导体(13)，形成垂直极化辐射波或接收垂直极化电磁波。

4、  根据权利要求1或者2所述的小型宽带垂直极化全向天线，其特征是，天线单元(1、4、7、11)的缝隙方向和底座(6)平行，接收或发射垂直极化电磁波，而且在水平面360度范围内辐射场均匀分布。

5、  根据权利要求1所述的小型宽带垂直极化全向天线，其特征是，两个接地单元(15、16)靠近馈电端口(2)的一边分别带有凸台，凸台和馈电端口(2)的外导体相连，接地单元(15、16)在馈电端口两侧对称分布。

6、  根据权利要求1所述的小型宽带垂直极化全向天线，其特征是，底座(6)是金属导体，天线单元(1、4、7、11)关于底座(6)形成镜像，这些镜像产生与天线单元(1、4、7、11)同相的等效磁流。

小型宽带垂直极化全向天线
技术领域
本发明涉及的是一种用于通信技术领域的天线，尤其是一种小型宽带垂直极化全向天线。
背景技术
目前，以移动通信为代表的无线通信发展迅速。随着通信容量、质量、内容等要求的提高和集成电路技术的发展，多媒体数字通信方式越来越受到人们的重视，同时移动接收因其极大地满足用户的需求而成为主要通信方式之一。因而对接收天线也提出了越来越高的要求。例如数字电视开播后，公交车、各类小轿车等将是主要用户之一。早期的垂直极化天线大都采用偶极子或单极子(如鞭状天线)，但这种天线的高度为半波长或四分之一波长，天线高度太大，增益低，也不方便在移动工具上放置，也不美观，甚至影响移动载体的安全性。另一方面，为提高天线在水平方向的增益，很多人采用在垂直方向排列多个振子。
经文献检索发现，高峰等人在《电波科学学报》2004年第2期上发表的“一种新型圆形智能天线阵的分析与设计”，该文介绍了采用在垂直方向排列多个振子来提高天线在水平方向的增益，虽然这样实现了高增益，但却增加了高度，更不方便在移动工具上放置，也不美观，甚至影响移动载体的安全性。检索中还发现，中国专利名称：“宽带天线”，专利公开号：2588561，该专利采用多频带天线来提高天线带宽，但这种天线在每一个频带内带宽并不大，在数字电视移动接收中并不能完全满足要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种小型宽带垂直极化全向天线，使其解决了在数字电视普遍采用拉杆式天线，增益低，占空间体积大，采用体积很大的天线阵，安装不方便，也不美观，甚至影响移动载体的安全性的问题，本发明用于发射和接收垂直极化电磁波，其结构简单，体积小，频带宽，而且辐射场在水平面360度范围内分布均匀，也可用于无线通信。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：四个天线单元、中心馈电端口、底座、四根连接电缆。四个天线单元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的最大尺寸方向和底座平行。四个天线单元分别通过四根四分之一波长的连接电缆并联于中心馈电端口，使所有垂直极化的天线单元上的等效磁流同相分布，四个天线单元结构相同，每个天线单元由辐射缝隙两侧的梯形导体、馈电端口、介质板、两个接地单元构成，作为天线单元的振子的两侧的梯形导体位于介质板的正面，两个接地单元位于介质板的反面。
天线单元的缝隙呈两个对顶锥形状，缝隙的上边导体单元为倒梯形，下边的导体单元为正梯形，两个导体单元之间相当于形成一个缝隙天线，可以接收或发射电磁波。天线单元缝隙的锥形的斜边可以调节天线的阻抗匹配，提高天线的带宽。
每个天线单元上的馈电端口穿过介质板，位于缝隙的中心，馈电端口的芯接缝隙天线一侧的梯形导体，馈电端口的外导体接缝隙天线另一侧的梯形导体，从而形成垂直极化辐射波或接收垂直极化电磁波。
所述接地单元靠近馈电端口的一边带有梯形凸台，梯形凸台和馈电端口的外导体相连，两个接地单元在馈电端口两侧对称分布。这样可以抑制高次谐波，提高天线效率。
四个天线单元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的缝隙方向和底座平行，可以接收或发射垂直极化电磁波，而且在水平面360度范围内辐射场均匀分布。所述天线的底座可以是金属导体，使得缝隙形成同相等效磁流，提高天线的增益。
本发明和现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明因为采用缝隙天线单元，使天线可以接收或发射垂直极化信号。天线单元锥形缝隙的斜边可以调节天线的阻抗匹配，提高天线的带宽。采用两个对称的带凸台的接地单元可以抑制高次谐波，提高天线效率。四个天线单元和底座垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的缝隙方向和底座平行，可以接收或发射垂直极化电磁波，且在水平面360度范围内辐射场均匀分布。采用两个对称的带凸台的接地单元可以抑制高次谐波，提高天线效率。底座可以是金属导体，使得缝隙形成同相等效磁流，提高天线的增益。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的天线单元正面结构示意图。
图3是本发明的天线单元反面结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括：四个天线单元1、4、7、11，底座6，四根连接电缆3、5、8、10，中心馈电端口9。其连接关系为：天线单元1、4、7、11和底座6垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的最大尺寸方向和底座6平行，四个天线单元1、4、7、11分别通过四根四分之一波长的连接电缆3、5、8、10并联于中心馈电端口9。四个天线单元1、4、7、11结构相同，每个天线单元由辐射缝隙两侧的梯形导体12、13，馈电端口2，介质板14，接地单元15、16构成，作为天线单元的振子的梯形导体12、13位于介质板14的正面，接地单元15、16位于介质板14的反面。
梯形导体12为倒梯形，梯形导体13为正梯形，梯形导体12、13之间形成天线单元的辐射缝隙，呈两个对顶锥形状，相当于形成一个缝隙天线。
馈电端口2穿过介质板14，位于缝的中心，馈电端口2的芯接缝隙天线一侧的梯形导体12，馈电端口2地外导体接缝隙天线另一侧的梯形导体13，形成垂直极化辐射波或接收垂直极化电磁波。
两个接地单元15、16靠近馈电端口2的一边分别带有凸台，凸台和馈电端口2的外导体相连，接地单元15、16在馈电端口两侧对称分布。
天线单元1、4、7、11和底座6垂直且正面朝外成“口”形排列，在结构上成中心对称分布，其中每个天线单元的缝隙方向和底座平行，可以接收或发射垂直极化电磁波，而且在水平面360度范围内辐射场均匀分布。底座6是金属导体，天线单元1、4、7、11关于底座6形成镜像，这些镜像产生与天线单元1、4、7、11同相的等效磁流，提高天线的增益。
当天线的最大尺寸为100mm×16mm，工作的中心频率为790MHz，得到天线的增益为5.5dBi，在水平面360度的范围内辐射场的不均匀性小于3dB。驻波比小于1.5的频带宽度大于150MHz。