CN109037952A - 一种多频段天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多频段天线，包括第一匹配器、第二匹配器、变向器以及辐射体，所述第一匹配器通过所述变向器与所述第二匹配器连接，所述第二匹配器与所述辐射体连接，所述第一匹配器内加载有阻抗匹配电路，所述第二匹配器内加载有低通滤波器，所述阻抗匹配电路通过所述变向器与所述低通滤波器电连接。本发明提供的多频段天线具有频带范围宽、体积小、损耗低的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及天线频带拓宽技术领域，具体涉及一种多频段天线。
背景技术
以往多频段的天线一般采用分段设计，例如30～512MHz频段的天线分为两个天线，分别为30～108MHz天线和108～512MHz天线，天线分段的优点是每个天线的频宽较窄，不需要天线调谐电路，从而减小了因天线调谐电路带来的损耗，使得分段天线保持较高增益，缺点是进行频段切换时要更换天线，使用不方便。而不分段的多频段天线需要设置天线调谐电路，从而使得天线的体积增大、损耗增大、增益降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种多频段天线，解决现有技术中不分段的多频段天线损耗大、体积大、增益低的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种多频段天线，包括第一匹配器、第二匹配器、变向器以及辐射体，所述第一匹配器通过所述变向器与所述第二匹配器连接，所述第二匹配器与所述辐射体连接，所述第一匹配器内加载有阻抗匹配电路，所述第二匹配器内加载有低通滤波器，所述阻抗匹配电路通过所述变向器与所述低通滤波器电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：设置阻抗匹配电路拓宽天线的频段，同时将阻抗匹配电路加载于第一匹配器内，缩小天线尺寸。在第二匹配器内加载低通滤波器，使得低频时天线工作于整个辐射体上，高频时天线工作于部分辐射体上，从而使得天线增益提高，还可以避免天线的仿真方向图的分裂。
附图说明
图1是本发明提供的一种多频段天线的结构示意图；
图2是本发明提供的一种多频段天线的阻抗匹配电路的电路图；
图3是本发明提供的一种多频段天线的仿真天线增益图；
图4是本发明提供的一种多频段天线的200MHz的E面方向图；
图5是本发明提供的一种多频段天线的天线电压驻波比仿真图和smith圆图。
附图标记：
1、第一匹配器，2、第二匹配器，3、变向器，4、辐射体，5、阻抗匹配电路，6、低通滤波器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明的实施例1提供了一种多频段天线，以下简称天线，包括第一匹配器1、第二匹配器2、变向器3以及辐射体4，所述第一匹配器1通过所述变向器3与所述第二匹配器2连接，所述第二匹配器2与所述辐射体4连接，所述第一匹配器1内加载有阻抗匹配电路5，所述第二匹配器2内加载有低通滤波器6，所述阻抗匹配电路5通过所述变向器3与所述低通滤波器6电连接。
本发明的工作原理如下：
本发明提供的多频段天线使用一根天线覆盖多个频段，一根天线自身的阻抗带宽较小，本发明设置阻抗匹配电路5对天线进行加载，阻抗匹配电路5是天线的馈电端处阻抗匹配电路，起调谐天线电流，展宽天线工作带宽的作用，在天线中加载阻抗匹配电路5实现多频段的调谐。而且本发明中阻抗匹配电路5加载于第一匹配器1内，不会增大天线尺寸。
天线的最佳长度与工作频率成正比，当天线长度过长时，天线方向图旁瓣增多，发生分裂。因此，我们希望低频时天线的电长度长，高频时天线的电长度短，为了实现这一目的，本发明在第二匹配器2内加载低通滤波器6，实现通低频阻高频的滤波作用，使低频时天线工作在整个辐射体4上，高频时天线工作在部分辐射体4上，通过天线的多模工作方式来展宽天线的工作带宽，从而提高天线的增益，同时避免方向图分裂，在天线体积不变的前提下获得较宽的工作带宽。
本发明中变向器3由导体材料绞绕制作，起支撑和变向作用。
本发明提供的多频段天线具有频带范围宽、体积小、增益大的技术效果。
为验证本发明的技术效果，我们在HFSS软件中进行建模仿真天线增益和方向图，同时通过建模仿真，实现在保证天线长度和宽度尺寸的前提下，得到增益最高和方向图分裂频点数最少的一种结构方案。仿真天线尺寸如下：第一匹配器1直径Ф20mm，长75mm，变向器3直径Ф12mm，长225mm，第二匹配器2直径Ф18mm，长40mm，辐射体4长860mm，宽11mm。
仿真天线增益如图3所示，图3中横坐标为频率，纵坐标为天线增益，由图3可知，在30～200MHz频段内天线增益均大于-12dBi，200～512MHz频段内天线增益大于-1dB，增益较高，天线可正常使用。
由图4可知，仿真天线在150～200MHz频段内，最大辐射方向下倾最大角度为12°，但增益只相差0.83dB；在460～512MHz频段内，方向图存在上翘和下倾的问题，此时方位面增益在-1dBi以上，增益较高，天线可正常使用。
通过仿真结果可知，本发明具有较高的增益、较宽的频宽范围，同时天线尺寸较小。
优选的，如图2所示，所述阻抗匹配电路5包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电感L1以及变压器TF1；
所述电阻R1的一端为多频段天线的馈电端，所述电阻R1的另一端通过所述电容C2接地，所述电阻R1与电容C2的公共端通过所述电容C1与所述电感L1的一端电连接，所述电感L1的另一端接地，所述电容C1与电感L1的公共端通过所述电容C3接地，并与所述变压器TF1的原边的一端电连接，所述变压器TF1的原边的另一端接地，所述变压器TF1的副边的一端通过所述电阻R2接地，并通过所述变向器3与所述低通滤波器6电连接，所述变压器TF1的副边的另一端接地。
阻抗匹配电路5中电阻R1是串联电路，起降低天线阻抗、阻抗匹配的作用；电容C1是隔直电容，阻断因人体触摸天线而产生的低频信号；电容C2和电容C3是对地电容，阻断因人体触摸天线而产生的低频信号；变压器TF1是传输线变压器，起阻抗变换作用；电阻R2是对地电阻，起阻抗匹配的作用。
本发明提供的阻抗匹配电路5结构简单、电路损耗小，进一步提高天线增益。
具体的，本发明还使用ADS电路仿真软件结合HFSS软件对天线进行仿真，实现阻抗匹配电路5损耗的最小化。主要步骤是将HFSS仿真出的S参数导入ADSS电路仿真软件中，然后加载阻抗匹配电路5，先加载能满足天线电压驻波比要求的阻抗匹配电路5，然后对电路元器件进行增减和设置变量扫描来优化阻抗匹配电路5，直到找出满足天线电压驻波比要求的损耗最小的阻抗匹配电路5。例如，图5中示出了仿真天线电压驻波比和smith圆图，由图5可看出天线驻波比最大值为3.47，满足本实施例中电压驻波比≤3.5的要求。
优选的，所述低通滤波器6为滤波电感。
低通滤波器6可以采用滤波电路或滤波电感实现，采用滤波电感有利于简化天线的电路结构和机械结构。
优选的，所述变向器3为铜材制成的鹅颈管。
鹅颈管可以实现变向器3的变向功能，铜材制成的鹅颈管可以保证变向器3的良好导电性，进而保证阻抗匹配电路5与低通滤波器6之间的电连接。
优选的，所述辐射体4为可折叠鞭体。
由于本发明通过阻抗匹配电路5加载于第一匹配器1内实现频段的拓宽，因此辐射体4内不需要加载匹配电阻，因此可以将辐射体4设置为折叠结构，方便多频段天线的收纳和携带。可折叠结构采用现有技术实现即可。
优选的，所述第一匹配器1、第二匹配器2、变向器3以及辐射体4的外表面均设有电镀层或喷漆层。
对第一匹配器1、第二匹配器2、变向器3以及辐射体4的外表面进行电镀处理或喷漆处理，保证多频段天线的耐环境性能。
具体地，第一匹配器1、第二匹配器2、变向器3以及辐射体4优选采用密封结构，防止潮气以及盐雾进入天线内部，腐蚀天线，影响天线性能。
多频段天线暴露在外的非金属材料采用聚碳酸酯、玻璃纤维以及橡胶等，增强天线的耐候性能。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种多频段天线，其特征在于，包括第一匹配器、第二匹配器、变向器以及辐射体，所述第一匹配器通过所述变向器与所述第二匹配器连接，所述第二匹配器与所述辐射体连接，所述第一匹配器内加载有阻抗匹配电路，所述第二匹配器内加载有低通滤波器，所述阻抗匹配电路通过所述变向器与所述低通滤波器电连接。
2.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2、电容C3、电感L1以及变压器TF1；
所述电阻R1的一端为多频段天线的馈电端，所述电阻R1的另一端通过所述电容C2接地，所述电阻R1与电容C2的公共端通过所述电容C1与所述电感L1的一端电连接，所述电感L1的另一端接地，所述电容C1与电感L1的公共端通过所述电容C3接地，并与所述变压器TF1的原边的一端电连接，所述变压器TF1的原边的另一端接地，所述变压器TF1的副边的一端通过所述电阻R2接地，并通过所述变向器与所述低通滤波器电连接，所述变压器TF1的副边的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，所述低通滤波器为滤波电感。
4.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，所述变向器为铜材制成的鹅颈管。
5.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，所述辐射体为可折叠鞭体。
6.根据权利要求1所述的多频段天线，其特征在于，所述第一匹配器、第二匹配器、变向器以及辐射体的外表面均设有电镀层或喷漆层。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994162A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 马新红 | 鞭状短波相控阵通信天线系统 |
| WO2021114340A1 (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种天线阵列、 fpc 及电子设备 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2241393Y (zh) * | 1995-12-28 | 1996-11-27 | 西安电子科技大学 | 便携式短波宽带中馈鞭天线 |
| CN101013773A (zh) * | 2006-01-17 | 2007-08-08 | 汤姆森特许公司 | 便携设备紧凑天线 |
| CN201584486U (zh) * | 2009-12-19 | 2010-09-15 | 浙江嘉科电子有限公司 | 可折叠式天线 |
| CN202363577U (zh) * | 2011-12-07 | 2012-08-01 | 宝鸡烽火诺信科技有限公司 | 一种车载宽带鞭天线 |
| CN105006648A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-10-28 | 武汉大学 | 用于高频海洋雷达的双频收发共杆天线系统 |
| CN205092306U (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-16 | 武汉中元通信股份有限公司 | 基于vhf频段的宽带鞭状天线架构 |
| CN106207412A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 湖北广兴通信科技有限公司 | 一种10米短波鞭状宽带天线 |
| CN107946770A (zh) * | 2016-10-13 | 2018-04-20 | 苏州新阳升科技股份有限公司 | 一种可与ais系统兼容的柔性可重构epirb多频天线 |
-
2018
- 2018-07-30 CN CN201810851835.6A patent/CN109037952A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2241393Y (zh) * | 1995-12-28 | 1996-11-27 | 西安电子科技大学 | 便携式短波宽带中馈鞭天线 |
| CN101013773A (zh) * | 2006-01-17 | 2007-08-08 | 汤姆森特许公司 | 便携设备紧凑天线 |
| CN201584486U (zh) * | 2009-12-19 | 2010-09-15 | 浙江嘉科电子有限公司 | 可折叠式天线 |
| CN202363577U (zh) * | 2011-12-07 | 2012-08-01 | 宝鸡烽火诺信科技有限公司 | 一种车载宽带鞭天线 |
| CN105006648A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-10-28 | 武汉大学 | 用于高频海洋雷达的双频收发共杆天线系统 |
| CN205092306U (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-16 | 武汉中元通信股份有限公司 | 基于vhf频段的宽带鞭状天线架构 |
| CN106207412A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 湖北广兴通信科技有限公司 | 一种10米短波鞭状宽带天线 |
| CN107946770A (zh) * | 2016-10-13 | 2018-04-20 | 苏州新阳升科技股份有限公司 | 一种可与ais系统兼容的柔性可重构epirb多频天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 戴成岗主编: "《移动应急指挥平台》", 30 November 2015, 河海大学出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021114340A1 (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种天线阵列、 fpc 及电子设备 |
| US12149002B2 (en) | 2019-12-13 | 2024-11-19 | Huizhou Tcl Mobile Communication Co., Ltd. | Antenna array, FPC and electronic device |
| CN110994162A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 马新红 | 鞭状短波相控阵通信天线系统 |
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