小型化寬帶斜極化全向天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)小型化寬帶斜極化全向天線通過斜極化輻射單元組成陣列，該斜極化輻射單元包括沿中心軸排列的單錐輻射體、下寄生短樁、籠形寄生體、極化偏轉(zhuǎn)器，該單錐輻射體與連接同軸饋電，該下寄生短樁設(shè)置在單錐輻射體下部的四周，該籠形寄生體設(shè)置在下寄生短樁上方、單錐輻射體中部的四周，該極化偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在該單錐輻射體、下寄生短樁和籠形寄生體的四周。本發(fā)明專利技術(shù)通過加載方式實(shí)現(xiàn)了天線小型化和超寬帶，極化偏轉(zhuǎn)器將垂直極化波變成斜向極化波，使天線獲得了能同時接收垂直/水平極化信號的能力，滿足了車載無線電測向/監(jiān)測天線的技術(shù)要求。

Compact broadband oblique polarized omnidirectional antenna

The invention of wideband small oblique polarized omnidirectional antenna radiation unit by oblique polarization array, the oblique polarization radiation unit comprises a single cone radiator, arranged along the central axis of the parasitic short pile, cage body, parasitic polarization deflector, the single cone radiator connected with coaxial feed, the parasitic short pile is arranged around a single cone the lower part of the radiator, the cage body is arranged in the periphery of the parasitic parasitic under the short pile above the single cone radiator in the middle, around the deflector is arranged on the polarization of single cone radiator, short pile and cage under parasitic parasitic body. The present invention by loading the antenna to achieve miniaturization and ultra wideband polarization, vertical polarization wave deflector will become oblique polarization, the antenna gain can simultaneously receive the vertical / horizontal polarization signal ability, to meet the requirements of monitoring technology of vehicle / radio direction finding antenna.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
小型化寬帶斜極化全向天線
本專利技術(shù)涉及一種無線電測向和監(jiān)測天線設(shè)備與技術(shù)，特別是涉及小型化寬帶斜極化全向天線及其技術(shù)。
技術(shù)介紹
眾所周知，無線電頻譜因其獨(dú)占性和專用性，是一種極其寶貴和稀缺的資源。因同頻干擾問題，無線電業(yè)務(wù)所需頻譜通常需要專門規(guī)劃和授權(quán)分配。因此，各國均成立了國家級的無線電管理機(jī)構(gòu)，如中國國家無線電管理委員會、美國聯(lián)邦通信委員會FCC等。無線電測向和監(jiān)測是國家無線電管理委員會的一項(xiàng)重要日常工作。對授權(quán)頻段時刻進(jìn)行監(jiān)測，確定是否有機(jī)構(gòu)或個人非法使用，從而干擾到合法業(yè)務(wù)。無線電監(jiān)測對于維護(hù)無線電業(yè)務(wù)領(lǐng)域的規(guī)范和秩序具有重要意義。從技術(shù)層面上講，要確定非法頻譜使用者的地點(diǎn)，就得對其進(jìn)行精確的無線電測向和定位。這是早在無電線專利技術(shù)初期就已開展的一項(xiàng)重要活動。通常，無線電測向選用高增益定向天線，如八木天線、對數(shù)周期天線、(軸向模)螺旋天線等。由于接收天線波束較窄，很容易確定輻射源的準(zhǔn)確方位。然而，這種簡易的單天線無法確定目標(biāo)距離。而且，測向時需要在水平方向轉(zhuǎn)動天線，工作效率顯得比較低。現(xiàn)代無線電測向和監(jiān)測，通常采用車載全向陣列天線。天線車載化后，可在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對大面積地理區(qū)域的巡視，耗時很短，效率很高。采用全向陣列天線，則可以根據(jù)同一輻射信號到達(dá)不同天線陣元的時間差，準(zhǔn)確確定來波方向，從而將賦形波束主瓣指向輻射源方向，進(jìn)一步精確確定目標(biāo)方位和距離。由此可見，車載全向陣列天線，不管是測向定位精度還是工作效率，都比常規(guī)的定向天線理想得多。其次，無線電測向/監(jiān)測天線還需要有超寬工作帶寬，以實(shí)現(xiàn)對各種無線電業(yè)務(wù)頻段的覆蓋。再者，天線還必須具有同時接收垂直/水平極化波的能力。這一特征，使得測向天線真正具備了超寬帶覆蓋、360°全向接收和極化不敏感的偵測效果。這也是無線電測向/監(jiān)測天線設(shè)計(jì)的最大技術(shù)難點(diǎn)。除此之外，由于天線安裝于車頂，小型化、低剖面也是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。常規(guī)車載全向測向/監(jiān)測天線，通常采用直立單錐體設(shè)計(jì)方案。它具有很好的超寬帶和全向特性，但卻是典型的垂直極化方式，對水平極化信號接收效果很差。如果再專門設(shè)計(jì)一個超寬帶水平極化水平全向天線的話，不僅整個天線系統(tǒng)的尺寸和體積將變得很大，而且技術(shù)上難度相當(dāng)大。因此，在尺寸嚴(yán)格受限的情況下，獨(dú)立設(shè)計(jì)兩副天線分別用于接收水平/垂直極化波的方案并不理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種高增益、高效率、低剖面、結(jié)構(gòu)簡單、易生產(chǎn)、低成本的小型化寬帶斜極化全向天線。為實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的，提供以下技術(shù)方案：本專利技術(shù)旨在為無線電測向/監(jiān)測提供一種(超)寬帶、全向性、H/V雙極化、高增益、高效率、小尺寸、低剖面、結(jié)構(gòu)簡單、易生產(chǎn)、低成本的全向天線，將單錐天線進(jìn)行寄生加載，實(shí)現(xiàn)了小型化和低剖面，再在四周設(shè)置極化偏轉(zhuǎn)器，使垂直極化變成了斜向45°極化，使之能同時接收H/V極化波。該方法具有思路新穎、原理清晰、方法普適、實(shí)現(xiàn)簡單、低成本、適合批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，是取代常規(guī)無線電全向測向/監(jiān)測天線的優(yōu)選方案，而且對于常規(guī)單錐天線的設(shè)計(jì)和改進(jìn)也是適用和有效的。本專利技術(shù)提供一種斜極化輻射單元，其包括沿中心軸排列的單錐輻射體、下寄生短樁、籠形寄生體、極化偏轉(zhuǎn)器，該單錐輻射體與饋電同軸電纜連接，該下寄生短樁設(shè)置在單錐輻射體下部的四周，該籠形寄生體設(shè)置在下寄生短樁上方、單錐輻射體中部的四周，該極化偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在該單錐輻射體、下寄生短樁和籠形寄生體的四周。由此組成的基本斜極化輻射單元再組成MIMO陣列，以實(shí)現(xiàn)波束賦形的智能測向和定位功能；波束賦形為可實(shí)現(xiàn)波束水平定向的各類算法。優(yōu)選的，該單錐輻射體包括上大下小的細(xì)長尖錐體，其底部連接圓柱起始段，尖錐體頂部連接倒錐體，其頂部再加載頂部圓柱段。優(yōu)選的，該尖錐體及倒錐體的縱剖面四邊形內(nèi)角值有如下關(guān)系：θ1＝0～45°、θ2>90°-θ1和180°>θ3>θ1，其中θ1為尖錐體下端內(nèi)角，θ2為尖錐體與倒錐體連接處內(nèi)角，θ3為倒錐體上端內(nèi)角。優(yōu)選的，該下寄生短樁為加載的倒L形短樁陣，該倒L形短樁包括豎直固定于地板上的直立段和水平懸置的橫向段，橫向段的末端朝內(nèi)彎折，N個倒L形短樁等間隔排列在環(huán)繞于單錐輻射體的圓周上，其中N為自然數(shù)。優(yōu)選的，N取值為4。優(yōu)選的，該倒L形短樁的枝節(jié)彎折處設(shè)有圓弧角，倒L形短樁高度高于單錐輻射體的底部圓柱起始段，直立段與橫向段長度之比取值為2～4。優(yōu)選的，該籠形寄生體包括共軸水平排列的上圓環(huán)、下圓環(huán)和上下圓環(huán)之間的中部圓環(huán)，上下圓環(huán)通過M個沿上下圓環(huán)均勻排列的豎直導(dǎo)體段連接，豎直導(dǎo)體下端朝內(nèi)彎折并豎直向上延伸穿過中部圓環(huán)后終止，其中M為自然數(shù)。優(yōu)選的，M大于等于3。優(yōu)選的，該上圓環(huán)和下圓環(huán)尺寸相同，中部圓環(huán)直徑比上圓環(huán)和下圓環(huán)稍小，且位置靠近上圓環(huán)。優(yōu)選的，該極化偏轉(zhuǎn)器包括K個由圓柱螺旋段和水平圓弧段組成的導(dǎo)體框，所述K個導(dǎo)體框等間隔環(huán)繞在所述單錐輻射體周圍，其中K為自然數(shù)。優(yōu)選的，K大于等于3。優(yōu)選的，該極化偏轉(zhuǎn)器的導(dǎo)體框包括一段升角為α、繞角為β的第一圓柱螺旋體，在第一圓柱螺旋體的上部、中部、下部位置，分別延伸出第一水平圓弧段、第二水平圓弧段、第三水平圓弧段，其中，上部的第一水平圓弧段末端先朝下繞成一節(jié)等升角α的第二圓柱螺旋段，再端接一節(jié)第四水平圓弧段，然后再朝上旋繞成另一同升角α的第三圓柱螺旋段，此后再端接另一節(jié)更長的第五水平圓弧段，該第四水平圓弧段在第二水平圓弧段上方并與之間隔一定的距離；同時，而中部的第二水平圓弧段的中部朝下繞制升角為α的第四圓柱螺旋段，該第四圓柱螺旋段與第三水平圓弧段留有距離，該第二水平圓弧段的末端則分別朝上和朝下繞制升角均為α的第五圓柱螺旋段，該第五段圓柱螺旋段的上端和下端分別與該第五水平圓弧段和第三水平圓弧段之間間隔一定的距離，此后，上述所有螺旋段和圓弧段組成未封閉的導(dǎo)線框。優(yōu)選的，所述導(dǎo)體框的所有螺旋段升角都等于α，各螺旋段的繞角為β或0.5·β，升角和繞角的取值范圍分別為α＝35°～65°和β＝50°～60°；各水平圓弧段圓心角為ω＝60°～75°或ω/3。本專利技術(shù)還提供一種小型化寬帶斜極化全向天線，其包括至少兩個如上所述的斜極化輻射單元所組成的MIMO陣列。優(yōu)選地，至少三個所述斜極化輻射單元組成所述MIMO陣列。優(yōu)選的，該斜極化輻射單元組成MIMO陣列的形式為圓陣或方陣的平面陣型。優(yōu)選的，所述小型化寬帶斜極化全向天線，其單元或陣列的各組成部分均為金屬良導(dǎo)體，如純銅、銅合金等。對比現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)在借鑒單錐方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深度優(yōu)化，通過加載方式實(shí)現(xiàn)了天線小型化和超寬帶，再創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了極化偏轉(zhuǎn)器，將垂直極化波變成斜向45°極化波，而它可分解成垂直和水平兩個等大小的極化分量，從而使天線獲得了能同時接收垂直/水平極化信號的能力，滿足了車載無線電測向/監(jiān)測天線的技術(shù)要求。通過采用上述措施，本專利技術(shù)的車載天線測向/監(jiān)測天線可覆蓋移動通信GSM頻段(0.77-0.96GHz，VSWR≤2.50，BW＝190MHz，21.97％)和LTE頻段(1.71-2.70GHz，VSWR≤2.50，BW＝870MHz，40.56％)、+45°斜向極化(H/V極化分量差異小于1dB)、較高增益(G＝1.3-7.5dBi)、理想不圓度(<1dB)、很高的效率本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種斜極化輻射單元，其特征在于，其包括沿中心軸排列的單錐輻射體、下寄生短樁、籠形寄生體、極化偏轉(zhuǎn)器，該單錐輻射體與饋電同軸電纜連接，該下寄生短樁設(shè)置在單錐輻射體下部的四周，該籠形寄生體設(shè)置在下寄生短樁上方、單錐輻射體中部的四周，該極化偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在該單錐輻射體、下寄生短樁和籠形寄生體的四周。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種斜極化輻射單元，其特征在于，其包括沿中心軸排列的單錐輻射體、下寄生短樁、籠形寄生體、極化偏轉(zhuǎn)器，該單錐輻射體與饋電同軸電纜連接，該下寄生短樁設(shè)置在單錐輻射體下部的四周，該籠形寄生體設(shè)置在下寄生短樁上方、單錐輻射體中部的四周，該極化偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在該單錐輻射體、下寄生短樁和籠形寄生體的四周。2.如權(quán)利要求1所述的斜極化輻射單元，其特征在于，該單錐輻射體包括上大下小的細(xì)長尖錐體，其底部連接圓柱起始段，尖錐體頂部連接一倒錐體，其頂部再加載頂部圓柱段。3.如權(quán)利要求2所述的斜極化輻射單元，其特征在于，該尖錐體及倒錐體的縱剖面四邊形內(nèi)角值有如下關(guān)系：θ1＝0～45°、θ2>90°-θ1和180°>θ3>θ1，其中θ1為尖錐體下端內(nèi)角，θ2為尖錐體與倒錐體連接處內(nèi)角，θ3為倒錐體上端內(nèi)角。4.如權(quán)利要求2所述的斜極化輻射單元，其特征在于，該下寄生短樁為加載倒L形短樁陣，該倒L形短樁包括豎直固定于地板上的直立段和水平懸置的橫向段，橫向段的末端朝內(nèi)彎折，N個倒L形短樁等間隔排列在環(huán)繞于單錐輻射體的圓周上，其中N為自然數(shù)。5.如權(quán)利要求4所述的斜極化輻射單元，其特征在于，該倒L形短樁的枝節(jié)彎折處設(shè)有圓弧角，倒L形短樁高度高于單錐輻射體的底部圓柱起始段，直立段與橫向段長度之比取值為2～4。6.如權(quán)利要求1所述的斜極化輻射單元，其特征在于，該籠形寄生體包括共軸水平排列的上圓環(huán)、下圓環(huán)和上下圓環(huán)之間的中部圓環(huán)，上下圓環(huán)通過M個沿上下圓環(huán)均勻排列的豎直導(dǎo)體連接，豎直導(dǎo)體下端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李道鐵，吳中林，劉木林，
申請(專利權(quán))人：廣東通宇通訊股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44