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CN102593580B - 一种超宽带全向辐射双级线天线 - Google Patents

一种超宽带全向辐射双级线天线 Download PDF

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CN102593580B
CN102593580B CN201210087389.9A CN201210087389A CN102593580B CN 102593580 B CN102593580 B CN 102593580B CN 201210087389 A CN201210087389 A CN 201210087389A CN 102593580 B CN102593580 B CN 102593580B
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郭文彬
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Harbin Institute of Technology
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Abstract

一种超宽带全向辐射双级线天线，它涉及一种超宽带双级线天线。本发明为解决现有的线天线宽带指标低、方向图全向性不稳定的问题。四个第一线天线单元交叉均布设置且四个第一线天线单元的对称线重合，四个第一弯曲成半圆形的金属杆的交点位于第一级线天线的最下端，加载金属体包覆在四个第一弯曲成半圆形的金属杆的交点处；四个第二线天线单元交叉均布设置且四个第二线天线单元的对称线重合，四个第二弯曲成半圆形的金属杆的交点位于第二级线天线的最上端，屏蔽层包覆在芯线上，馈电同轴线竖直设置在第二线天线单元的中心处，馈电同轴线的芯线的上端与加载金属体连接。本发明用于超宽带无线通信系统中作为发射或接收电磁波的元件。

Description

一种超宽带全向辐射双级线天线
技术领域
本发明涉及一种超宽带双级线天线。
背景技术
现有的线天线包括曲折臂天线、线锥天线和蝶形线天线，上述线天线均具有宽带特性，但现有的线天线宽带指标低、方向图全向性不稳定，不能适用于电磁环境监测、频谱测量等领域。
发明内容
本发明为解决现有的线天线宽带指标低、方向图全向性不稳定的问题，进而提供了一种超宽带全向辐射双级线天线。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的超宽带全向辐射双级线天线由第一级线天线和第二级线天线构成，所述第一级线天线位于第二级线天线的正上方，第一级线天线由加载金属体和四个第一线天线单元构成，每个第一线天线单元由第一弯曲成半圆形的金属杆、第一横杆和两根第一竖杆构成，每个第一弯曲成半圆形的金属杆的两端与对应的一个第一横杆的两端形成第一封闭结构，每个第一封闭结构内设置有两根第一竖杆，每根第一竖杆的上端与对应的第一横杆连接，每根第一竖杆的下端与对应的第一弯曲成半圆形的金属杆连接，四个第一线天线单元交叉均布设置且四个第一线天线单元的对称线重合，四个第一弯曲成半圆形的金属杆的交点位于第一级线天线的最下端，所述加载金属体包覆在四个第一弯曲成半圆形的金属杆的交点处；
第二级线天线由馈电同轴线和四个第二线天线单元构成，每个第二线天线单元由第二弯曲成半圆形的金属杆、第二横杆和两根第二竖杆构成，每个第二弯曲成半圆形的金属杆的两端与对应的一个第二横杆的两端形成第二封闭结构，每个第二封闭结构内设置有两根第二竖杆，每根第二竖杆的上端与对应的第二弯曲成半圆形的金属杆连接，每根第二竖杆的下端与对应的第二横杆连接，四个第二线天线单元交叉均布设置且四个第二线天线单元的对称线重合，四个第二弯曲成半圆形的金属杆的交点位于第二级线天线的最上端，所述馈电同轴线由屏蔽层和芯线构成，屏蔽层包覆在芯线上，所述馈电同轴线竖直设置在第二线天线单元的中心处，馈电同轴线的芯线的上端与加载金属体连接，所述双级线天线的高度为163㎜，所述加载金属体的外形呈小半球形状。
本发明具有以下有益效果：本发明的超宽带全向辐射双级线天线采用的第一级线天线和第二级线天线保留了圆形轮廓，并且第一级线天线上设置有加载金属体，与现有的曲折臂天线、线锥天线和蝶形线天线相比，通过加载金属体的宽带匹配，实现了超宽的阻抗宽带；本发明采用弯曲成半圆形的金属杆的交叉结构，极大的改善了天线方向图的全向特性，同时线结构天线减轻了天线的重量，从而提高了天线的抗风性能；
本发明的超宽带全向辐射双级线天线能够均匀接收各个方向的信号，应用范围广，适用于电磁环境监测、频谱测量、信号干扰对天线全向性要求较高的领域。
附图说明
图1是本发明的超宽带全向辐射双级线天线的立体示意图，图2是图1的俯视图，图3是具体实施方式一中第一线天线单元关于NN对称示意图，图4是具体实施方式一中第二线天线单元关于MM对称示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明，本实施方式的超宽带全向辐射双级线天线由第一级线天线1和第二级线天线2构成，所述第一级线天线1位于第二级线天线2的正上方，第一级线天线1由加载金属体1-1和四个第一线天线单元1-2构成，每个第一线天线单元1-2由第一弯曲成半圆形的金属杆1-2-1、第一横杆1-2-2和两根第一竖杆1-2-3构成，每个第一弯曲成半圆形的金属杆1-2-1的两端与对应的一个第一横杆1-2-2的两端形成第一封闭结构，每个第一封闭结构内设置有两根第一竖杆1-2-3，每根第一竖杆1-2-3的上端与对应的第一横杆1-2-2连接，每根第一竖杆1-2-3的下端与对应的第一弯曲成半圆形的金属杆1-2-1连接，四个第一线天线单元1-2交叉均布设置且四个第一线天线单元1-2的对称线N重合，四个第一弯曲成半圆形的金属杆1-2-1的交点位于第一级线天线1的最下端，所述加载金属体1-1包覆在四个第一弯曲成半圆形的金属杆1-2-1的交点处；
第二级线天线2由馈电同轴线2-1和四个第二线天线单元2-2构成，每个第二线天线单元2-2由第二弯曲成半圆形的金属杆2-2-1、第二横杆2-2-2和两根第二竖杆2-2-3构成，每个第二弯曲成半圆形的金属杆2-2-1的两端与对应的一个第二横杆2-2-2的两端形成第二封闭结构，每个第二封闭结构内设置有两根第二竖杆2-2-3，每根第二竖杆2-2-3的上端与对应的第二弯曲成半圆形的金属杆2-2-1连接，每根第二竖杆2-2-3的下端与对应的第二横杆2-2-2连接，四个第二线天线单元2-2交叉均布设置且四个第二线天线单元2-2的对称线M重合，四个第二弯曲成半圆形的金属杆2-2-1的交点位于第二级线天线2的最上端，所述馈电同轴线2-1由屏蔽层2-1-1和芯线2-1-2构成，屏蔽层2-1-1包覆在芯线2-1-2上，所述馈电同轴线2-1竖直设置在第二线天线单元2-2的中心处，馈电同轴线2-1的芯线2-1-2的上端与加载金属体1-1连接。
本发明的超宽带全向辐射双级线天线的工作频率为0.45GHz～28.4GHz，驻波比VSWR<2，天线增益>0dB，输入阻抗为50Ohm，方向性为360°全向辐射。
具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式所述第一横杆1-2-2和第二横杆2-2-2的长度L均为160㎜。如此设计，增加了天线的有效低频辐射电长度，拓展了天线的最低工作频率的下限。其它组成与连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式所述双级线天线的高度H为163㎜。如此设计，第一级线天线1的高度为80mm，约等于最大工作波长的八分之一，具有较好的天线小型化效果。其它组成与连接关系与实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式所述加载金属体1-1的外形呈小半球形状。如此设计，能够提高天线在极宽频带内尤其是高频段的阻抗匹配，实现天线的超宽带特性。其它组成与连接关系与实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式所述加载金属体1-1的外形呈圆柱形状。如此设计，能够提高天线在极宽频带内尤其是高频段的阻抗匹配，实现天线的超宽带特性。其它组成与连接关系与实施方式三相同。
具体实施方式六：本实施方式所述加载金属体1-1的外形呈圆台形状。如此设计，能够提高天线在极宽频带内尤其是高频段的阻抗匹配，实现天线的超宽带特性。其它组成与连接关系与实施方式三相同。
工作原理：
本发明的超宽带全向辐射双级线天线可用在超宽带无线通信系统中作为发射或接收电磁波的元件。当用作发射天线时，信号发生器与天线通过馈电同轴线2-1相连，向外全向辐射电磁波；当用作接收天线时，矢量网络分析仪等仪器与天线通过馈电同轴线2-1相连，接收外界辐射的电磁波，获得其时域波形或频谱，从而对外界辐射进行分析。

Claims (2)

1.一种超宽带全向辐射双级线天线，所述双级线天线由第一级线天线（1）和第二级线天线（2）构成，所述第一级线天线（1）位于第二级线天线（2）的正上方，其特征在于：第一级线天线（1）由加载金属体（1-1）和四个第一线天线单元（1-2）构成，每个第一线天线单元（1-2）由第一弯曲成半圆形的金属杆（1-2-1）、第一横杆（1-2-2）和两根第一竖杆（1-2-3）构成，每个第一弯曲成半圆形的金属杆（1-2-1）的两端与对应的一个第一横杆（1-2-2）的两端形成第一封闭结构，每个第一封闭结构内设置有两根第一竖杆（1-2-3），每根第一竖杆（1-2-3）的上端与对应的第一横杆（1-2-2）连接，每根第一竖杆（1-2-3）的下端与对应的第一弯曲成半圆形的金属杆（1-2-1）连接，四个第一线天线单元（1-2）交叉均布设置且四个第一线天线单元（1-2）的对称线（N）重合，四个第一弯曲成半圆形的金属杆（1-2-1）的交点位于第一级线天线（1）的最下端，所述加载金属体（1-1）包覆在四个第一弯曲成半圆形的金属杆（1-2-1）的交点处；
第二级线天线（2）由馈电同轴线（2-1）和四个第二线天线单元（2-2）构成，每个第二线天线单元（2-2）由第二弯曲成半圆形的金属杆（2-2-1）、第二横杆（2-2-2）和两根第二竖杆（2-2-3）构成，每个第二弯曲成半圆形的金属杆（2-2-1）的两端与对应的一个第二横杆（2-2-2）的两端形成第二封闭结构，每个第二封闭结构内设置有两根第二竖杆（2-2-3），每根第二竖杆（2-2-3）的上端与对应的第二弯曲成半圆形的金属杆（2-2-1）连接，每根第二竖杆（2-2-3）的下端与对应的第二横杆（2-2-2）连接，四个第二线天线单元（2-2）交叉均布设置且四个第二线天线单元（2-2）的对称线（M）重合，四个第二弯曲成半圆形的金属杆（2-2-1）的交点位于第二级线天线（2）的最上端，所述馈电同轴线（2-1）由屏蔽层（2-1-1）和芯线（2-1-2）构成，屏蔽层（2-1-1）包覆在芯线（2-1-2）上，所述馈电同轴线（2-1）竖直设置在第二线天线单元（2-2）的中心处，馈电同轴线（2-1）的芯线（2-1-2）的上端与加载金属体（1-1）连接，所述双级线天线的高度（H）为163㎜，所述加载金属体（1-1）的外形呈小半球形状。
2.根据权利要求1所述的超宽带全向辐射双级线天线，其特征在于：所述第一横杆（1-2-2）和第二横杆（2-2-2）的长度（L）均为160㎜。
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