CN114069253B - 一种双极化超宽频八木天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极化超宽频八木天线，包括：同轴电缆、辐射振子、反射板、金属柱和若干个引向器；反射板设置在同轴电缆和金属柱的底端，辐射振子设置在反射板上方的金属柱上，且同时设置在同轴电缆的顶端上；若干个引向器以预设间隔平行排列在辐射振子上方的金属柱上。本发明实施例通过设置反射板的尺寸大于辐射振子的尺寸，辐射振子上产生的电磁波部分向反射板辐射时，能够通过反射板将电磁波反射至辐射振子，进而使得大部分电磁波都向引向器方向辐射，有利于提高八木天线辐射的方向性，提高八木天线的信号传输速度，从而适用于现代移动通信。

Description

一种双极化超宽频八木天线

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，尤其是涉及一种双极化超宽频八木天线。

背景技术

八木天线通常是由一个有源振子、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。八木天线由于其结构简单易于制造，成本低，其辐射方向图有较强的指向性，在雷达、测向、通信等领域被广泛应用。为了提高系统抗干扰能力以及减少天线数量，现在移动通信通常采用双极化方式来提高分集增益，以及采用多制式宽频带天线。现有的八木天线通常为单极化窄频带天线，导致现有的八木天线的信号传输速度较低，难以应用于现代移动通信。

发明内容

本发明提供一种双极化超宽频八木天线，以解决现有的八木天线的信号传输速度较低，难以应用于现代移动通信的技术问题。

本发明的实施例提供了一种双极化超宽频八木天线，包括：

同轴电缆、辐射振子、反射板、金属柱和若干个引向器；

所述反射板设置在所述同轴电缆和所述金属柱的底端，所述辐射振子设置在所述反射板上方的金属柱上，且同时设置在所述同轴电缆的顶端上；若干个所述引向器以预设间隔平行排列在所述辐射振子上方的金属柱上。

进一步的，所述引向器的外表面设置有圆环线路，所述圆环线路的外环线路的周长大于所述圆环线路的内环线路的周长，长度不同的线路周长对应不同频率的谐振点，使得所述双极化超宽频八木天线具有两个不同频率的谐振点。

进一步的，靠近所述辐射振子的引向器与所述辐射振子的距离为0.15λ_f0，相邻两个所述引向器的距离为0.2λ_f0，其中，λ_f0为中心频率对应的波长。

进一步的，所述同轴电缆包括平行设置的第一电缆线和第二电缆线，所述金属柱包括与所述第一电缆线相对的第一金属柱和与所述第二电缆线相对的第二金属柱，所述第一电缆线和所述第一金属柱构成第一馈电巴伦，所述第二电缆线和所述第二金属柱构成第二馈电巴伦。

进一步的，所述辐射振子设置有四个辐射振子臂，包括：第一辐射振子臂、第二辐射振子臂、第三辐射振子臂和第四辐射振子臂，且每一所述辐射振子臂均设置有一个对应的顶层线路，所述辐射振子中心设置有一个中心线路；

所述第一电缆线的外导体与所述第一辐射振子臂连接，所述第一电缆线的内导体与所述第一辐射振子臂上的顶层线路连接；

所述第二电缆线的外导体与所述第三辐射振子臂连接，所述第二电缆线的外导体与所述第三辐射振子臂连接。

进一步的，所述辐射振子的底层设置有若干条底层线路。

进一步的，所述辐射振子为双面覆铜的高频介质板，所述引向器为单面覆铜的介质板，所述反射板为金属板。

本发明实施例通过设置反射板的尺寸大于辐射振子的尺寸，辐射振子上产生的电磁波部分向反射板辐射时，能够通过反射板将电磁波反射至辐射振子，进而使得大部分电磁波都向引向器方向辐射，有利于提高八木天线辐射的方向性，提高八木天线的信号传输速度。本发明实施例的引向器中的圆环线路周长不相等，使得天线有两个不同频率的谐振点，从而有效扩展辐射振子的工作带宽，进一步提高了天线的传输速度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的双极化超宽频八木天线的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的同轴电缆和辐射振子的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的辐射振子顶层线路示意图；

图4是本发明实施例提供的辐射振子底层线路示意图；

图5是本发明实施例提供的引向器结构示意图；

图6是本发明实施例提供的天线极化隔离度示意图；

图7是本发明实施例提供的天线的回波损耗示意图。

其中，说明书附图中的附图标记如下：

1、同轴电缆；101、第一电缆线；102、第二电缆线；2、辐射振子；201、第一辐射振子臂；202、第二辐射振子臂；203、第三辐射振子臂；204、第四辐射振子臂；210、中心线路；220、介质；211、第一顶层线路；212、第二顶层线路；213、第三顶层线路；214、第四顶层线路；3、引向器；301、内环线路；302、外环线路；4、反射板；5、金属柱；501、第一金属柱；502、第二金属柱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1，本发明的实施例提供了一种双极化超宽频八木天线，包括：

同轴电缆1、辐射振子2、反射板4、金属柱5和若干个引向器3；

反射板4设置在同轴电缆1和金属柱5的底端，辐射振子2设置在反射板4上方的的金属柱5上，且同时设置在同轴电缆1的顶端上；若干个引向器3以预设间隔平行排列在辐射振子2上方的金属柱5上；

反射板4的尺寸大于辐射振子2的尺寸。

在本发明实施例中，当射频信号通过同轴电缆1传输至辐射振子2时，射频信号在辐射振子2上产生谐振而激发电磁场，该电磁场会有一部分耦合到与辐射振子2最近的第一引向器3，当第一引向器3的线路周长与对应的电磁波波长相当时，第一引向器3的线路会产生感应电流，该感应电流在线路谐振后产生电磁场耦合到下一个引向器3(第二引向器)，同样的，第二引向器产生的电磁场会有一部分耦合到下一个引向器3。辐射振子2上产生的电磁波部分向反射板4辐射，通过设置反射板4的尺寸大于辐射振子2的尺寸，从而能够通过反射板4将电磁波反射至辐射振子2，进而使得大部分电磁波都向引向器3方向辐射，有利于提高八木天线辐射的方向性，提高八木天线的信号传输速度。

请参阅图5，在一个实施例中，引向器3的外表面设置有圆环线路，圆环线路的外环线路302的周长大于圆环线路的内环线路301的周长，长度不同的线路周长对应不同频率的谐振点，使得双极化超宽频八木天线具有两个不同频率的谐振点。

在本发明实施例中，圆环线路的外环线路302的周长大于圆环线路的内环线路301的周长，即外环线路302的对应的谐振电磁波的波长大于内环线路301对应的电磁波波长，也即外环线路302对应的谐振频率低于内环线路301对应的谐振频率，从而使得本发明实施例的八木天线有两个不同频率的谐振点，有效扩展了辐射振子2的工作带宽。

可选地，设置在引向器3表面的线路可以为圆环线路、方形线路等，线路的周长与辐射振子2的工作频率相对应。

在一个实施例中，靠近辐射振子2的引向器3与辐射振子2的距离为0.15λ_f0，相邻两个引向器3的距离为0.2λ_f0，其中，λ_f0为中心频率对应的波长。

在本发明实施例中，相邻两个引向器3的距离可以根据实际需要进行调整，其间隔可以相同也可以不相同。

请参阅图2，同轴电缆1包括平行设置的第一电缆线101和第二电缆线102，金属柱5与第一电缆线101相对的第一金属柱501和与第二电缆线102相对的第二金属柱502，第一电缆线101和第一金属柱501构成第一馈电巴伦，第二电缆线102和第二金属柱502构成第二馈电巴伦。

在本发明实施例中，第一馈电巴伦和第二馈电巴伦相互正交放置，形成相互正交极化的电磁波。可选地，本发明实施例中辐射振子2的第一馈电巴伦和第二馈电巴伦以及同轴电缆1的外导体均有反射板4连接在一起，且第一金属柱501和第二金属柱503用于支撑引向器3，使得引向器3结构稳定。

请参阅图3-4，辐射振子2设置有四个辐射振子臂，包括：第一辐射振子臂201、第二辐射振子臂202、第三辐射振子臂203和第四辐射振子臂204，且每一辐射振子臂均设置有一个对应的顶层线路，辐射振子2中心设置有一个中心线路210；

需要说明的是，第一辐射振子臂201对应的为第一顶层线路211，第二辐射振子臂202对应的是第二顶层线路212，第三辐射振子臂203对应的是第三顶层线路213，第四辐射振子臂204对应的是第四顶层线路214。

第一电缆线101的外导体与第一辐射振子臂201连接，第一电缆线101的内导体与第一辐射振子臂201上的顶层线路连接；

在本发明实施例中，第一电缆线101的外导体通过焊接的方式与第一辐射振子2上的预设位置进行连接，第一电缆线101的内导体穿过辐射振子2中的介质220，焊接在第一辐射振子臂201上的顶层线路上。在射频信号射入时，射频信号沿着第二顶层线路212传输，通过金属孔传输至中心线路210，并通过另一端的金属孔传输至第三顶层线路213。需要说明的是，射频信号在第三顶层线路213耦合到第二辐射振子臂202上。

第二电缆线102的外导体与第三辐射振子臂203连接，第二电缆线102的外导体与第三辐射振子臂203连接。

在本发明实施例中，第二电缆线102的外导体通过焊接的方式与第三辐射振子臂203上的预设位置进行连接，第二电缆线102的内导体穿过辐射振子2中的介质220，焊接在第三顶层线路213上，射频信号沿着第四顶层线路214传输至第四辐射振子臂204。

在一个实施例中，辐射振子2的底层设置有若干条底层线路。

在一个实施例中，辐射振子2为双面覆铜的高频介质220板，引向器3为单面覆铜的介质220板，反射板4为金属板。

在本发明实施例中，辐射振子2上通过印制的方式印制金属线路，反射板4为金属板不仅能够实现电磁波的反射，还能够有效固定天线结构，从而提高天线的稳定性。

请参阅图6，为本发明实施例提供的天线极化隔离度示意图。本发明实施例提供的八木天线在保证辐射方向图满足要求的情况下，天线的频段为1.7GHz-2.7GHz范围内的驻波比＜1.5，相对带宽为45.6％。双极化的两个输入端口隔离度＞30dB，交叉极化比＞15dB，性能优越，能够很好满足现代移动通信的要求。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

本发明实施例通过设置反射板4的尺寸大于辐射振子2的尺寸，辐射振子2上产生的电磁波部分向反射板4辐射时，能够通过反射板4将电磁波反射至辐射振子2，进而使得大部分电磁波都向引向器3方向辐射，有利于提高八木天线辐射的方向性，提高八木天线的信号传输速度。本发明实施例的引向器3中的圆环线路周长不相等，使得天线有两个不同频率的谐振点，从而有效扩展辐射振子2的工作带宽，进一步提高了天线的传输速度。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双极化超宽频八木天线，其特征在于，包括：

同轴电缆、辐射振子、反射板、金属柱和若干个引向器；

所述反射板设置在所述同轴电缆和所述金属柱的底端，所述辐射振子设置在所述反射板上方的金属柱上，且同时设置在所述同轴电缆的顶端上；若干个所述引向器以预设间隔平行排列在所述辐射振子上方的金属柱上；所述辐射振子的底层设置有若干条底层线路；

所述反射板的尺寸大于所述辐射振子的尺寸；

所述引向器的外表面设置有圆环线路，所述圆环线路的外环线路的周长大于所述圆环线路的内环线路的周长，长度不同的线路周长对应不同频率的谐振点，使得所述双极化超宽频八木天线具有两个不同频率的谐振点。

2.如权利要求1所述的双极化超宽频八木天线，其特征在于，靠近所述辐射振子的引向器与所述辐射振子的距离为0.15λ_f0，相邻两个所述引向器的距离为0.2λ_f0，其中，λ_f0为中心频率对应的波长。

3.如权利要求1所述的双极化超宽频八木天线，其特征在于，所述同轴电缆包括平行设置的第一电缆线和第二电缆线，所述金属柱包括与所述第一电缆线相对的第一金属柱和与所述第二电缆线相对的第二金属柱，所述第一电缆线和所述第一金属柱构成第一馈电巴伦，所述第二电缆线和所述第二金属柱构成第二馈电巴伦。

4.如权利要求3所述的双极化超宽频八木天线，其特征在于，所述辐射振子设置有四个辐射振子臂，包括：第一辐射振子臂、第二辐射振子臂、第三辐射振子臂和第四辐射振子臂，且每一所述辐射振子臂均设置有一个对应的顶层线路，所述辐射振子中心设置有一个中心线路；

所述第一电缆线的外导体与所述第一辐射振子臂连接，所述第一电缆线的内导体与所述第一辐射振子臂上的顶层线路连接；

所述第二电缆线的外导体与所述第三辐射振子臂连接。

5.如权利要求1所述的双极化超宽频八木天线，其特征在于，所述辐射振子为双面覆铜的高频介质板，所述引向器为单面覆铜的介质板，所述反射板为金属板。