本專利涉及雙極化信號(hào)接收領(lǐng)域，具體涉及一種雙極化全向天線。

背景技術(shù)：

天線是一種在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波未傳遞信息的，都依靠天線來進(jìn)行工作。隨著無線數(shù)字電視信號(hào)的普及，越來越多人在戶外或移動(dòng)中接收電視信號(hào)，而不只局限于室內(nèi)。在戶外特別是移動(dòng)中接收電視信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)塔是固定的，而接收天線的位置會(huì)不斷變化，電視信號(hào)還包括垂直極化信號(hào)和水平極化信號(hào)，因此需要研發(fā)一種全方向的雙極化接收天線來保證較好的接收效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利提供一種雙極化全向天線，能夠同時(shí)對(duì)垂直極化信號(hào)和水平極化信號(hào)進(jìn)行全方向接收，接收效果好。

針對(duì)上述技術(shù)問題，本專利是這樣解決的：一種雙極化全向天線，包括垂直極化天線及環(huán)狀水平極化天線；所述垂直極化天線包括垂直固定罩及柱形天線，柱形天線固定安裝在垂直固定罩中；所述水平極化天線包括水平固定罩及環(huán)狀天線，環(huán)狀天線固定安裝在水平固定罩中，垂直固定罩固定安裝在水平固定罩上。所述柱形天線接收垂直極化信號(hào)，環(huán)狀天線接收水平極化信號(hào)，同時(shí)環(huán)狀天線還可以實(shí)現(xiàn)水平極化信號(hào)的全方向接收，保證較好的接收效果，而且一般無線信號(hào)經(jīng)過發(fā)射端調(diào)制以后在空間中呈垂直信號(hào)和水平信號(hào)兩種不同方向傳播，接收端分別通過垂直極化天線和水平極化天線接收。垂直信號(hào)和水平信號(hào)在空間中傳播的過程中有可能會(huì)改變其信號(hào)的方向，這樣就導(dǎo)致了接收端的信號(hào)接收的損失，同時(shí)設(shè)置垂直極化天線和水平極化天線能夠最大程度的減少該接收信號(hào)的損失，因?yàn)榧词剐盘?hào)方向改變了，其另一方向的分解矢量也會(huì)被另一方向的天線所接收。

進(jìn)一步地，所述垂直極化天線設(shè)置在水平極化天線中心垂直向上的方向，水平極化天線還包括設(shè)置在柱形天線和環(huán)狀天線之間的金屬屏蔽板。所述柱形天線和環(huán)狀天線之間由金屬屏蔽板隔開，使其具有較高的極化隔離度，避免兩個(gè)天線在接收信號(hào)時(shí)相互干擾。

進(jìn)一步地，所述環(huán)狀天線包括至少兩層上下疊加的全向環(huán)狀振子。通過將全向環(huán)狀振子多層疊加，一方面能夠增強(qiáng)信號(hào)接收，一方面可以設(shè)置不同大小的全向振子用于接收不同頻段的信號(hào)，而且通過層疊的安裝結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒄麄€(gè)振子安裝在很小的空間內(nèi)。

進(jìn)一步地，一部分全向環(huán)狀振子為uhf水平接收天線，另一部分為vhf水平接收天線。

這樣設(shè)置，使得環(huán)狀天線既能接收vhf頻段的信號(hào)，也能接收uhf頻段的信號(hào)，保證有較大的信號(hào)接收覆蓋能力。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)在水平固定罩內(nèi)的混合濾波放大電路，所述混合濾波放大電路包括第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器、第四濾波器、第一放大器、第二放大器、第三放大器及混合器，柱形天線依次通過第一濾波器及第一放大器與混合器的輸入端電連接，uhf水平接收天線依次通過第二濾波器及第二放大器與混合器的輸入端電連接，混合器的輸出端與第三濾波器電連接，vhf水平接收天線與第四濾波器電連接，第三濾波器及第四濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)混合后輸送到第三放大器中。

所述第一濾波器、第二濾波器和第四濾波器分別將柱形天線、uhf水平接收天線和vhf水平接收天線接收到的雜波過濾掉，柱形天線、uhf水平接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過濾波、放大后，通過混合器進(jìn)行混合輸出，第三濾波器可對(duì)在混合過程中產(chǎn)生的雜波進(jìn)行進(jìn)一步的過濾，最后再與vhf水平接收天線接收到的經(jīng)第四濾波器過濾后的信號(hào)進(jìn)行混合放大輸出。

進(jìn)一步地，所述混合濾波放大電路還包括與第三放大器電連接的lte濾波器。

因?yàn)樘炀€在使用過程中或多或少會(huì)接收到一些手機(jī)信號(hào)，因此混合濾波放大電路在最后的輸出端設(shè)置lte濾波器，排除手機(jī)信號(hào)的干擾，以獲取有效信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述金屬屏蔽板為圓形，其直徑為30至120mm。金屬屏蔽板的直徑越小，所能起到的隔離效果越差，而直徑越大雖然能夠起到較好的隔離效果，但是由于體積所限，且設(shè)置過大也會(huì)對(duì)信號(hào)接收造成干擾，上述設(shè)置的金屬屏蔽板直徑在合適的范圍內(nèi)，使金屬屏蔽板能夠起到較好屏蔽隔離效果（可以有效降低相互干擾的50-80%）的同時(shí)也不會(huì)占用過大的面積和衰減信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述金屬屏蔽板的厚度為0.1mm至0.6mm。

進(jìn)一步地，所述金屬屏蔽板平行設(shè)置在水平極化天線中心位置上，與垂直極化天線垂直，距離環(huán)狀天線15mm至35mm，距離柱形天線5mm至12mm?？梢钥闯鼋饘倨帘伟咫x柱形天線較近，本專利是傾向于接收水平極化的電視信號(hào)，適用于水平極化信號(hào)較多的區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述柱形天線的水平截面為十字形，且從上到下水平截面的面積增大。所述柱形天線的下端與饋線連接，而天線離饋線的一端越粗，天線輸入阻抗隨頻率的變化越小，容易和饋線保持阻抗匹配，這時(shí)天線的工作頻率范圍較寬，信號(hào)接收效果好，而且柱形天線的下端為金屬屏蔽板和環(huán)狀天線，較粗的下端能夠保證更好的信號(hào)接收能力，減輕金屬屏蔽板和環(huán)狀天線對(duì)柱形天線的信號(hào)屏蔽和干擾。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利的有益效果為：

通過設(shè)置垂直極化天線及環(huán)狀水平極化天線，保證能夠接收到兩個(gè)不同極化的電視信號(hào)，且均為全方向接收，接收效果好。

附圖說明

圖1是本專利的主視圖。

圖2是本專利的左視圖。

圖3是本專利的后視圖。

圖4是本專利的俯視圖。

圖5是本專利的仰視圖。

圖6是本專利的截面圖。

圖7是本專利的結(jié)構(gòu)拆解圖。

圖8是本專利垂直極化天線的結(jié)構(gòu)拆解放大圖。

圖9是本專利防水膠圈的示意圖。

圖10是本專利上殼體上方中心部位的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本專利電路模塊方框圖。

圖12是本專利lte濾波電路的電路圖。

圖13是本專利高通濾波器的電路圖。

圖14是本專利放大器的電路圖。

圖15是本專利混合器的電路圖。

圖16是本專利柱形天線的接收波形圖。

圖17是本專利環(huán)狀天線的接收波形圖。

圖18是本專利的總接收波形圖。

圖19是本專利在194mhz頻段的水平面方向圖。

圖20是本專利在214mhz頻段的水平面方向圖。

圖21是本專利在550mhz頻段的水平面方向圖。

圖22是本專利在670mhz頻段的水平面方向圖。

圖23是本專利在510mhz頻段的垂直面方向圖。

圖24是本專利在700mhz頻段的垂直面方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本專利進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1至10所示的一種雙極化全向天線，包括垂直極化天線1及環(huán)狀水平極化天線2，垂直極化天線1包括柱狀的垂直固定罩10及安裝在垂直固定罩10內(nèi)的柱形天線100，環(huán)狀水平極化天線2包括圓盤狀的水平固定罩20及環(huán)狀天線200，所述環(huán)狀天線200包括上層全向環(huán)狀振子208和下層全向環(huán)狀振子209，垂直固定罩10內(nèi)安裝有柱形天線100，垂直固定罩10安裝在水平固定罩20上方的中心位置，水平固定罩20的下方居中處設(shè)有支座3，支座3一側(cè)還設(shè)有接線頭4。

具體實(shí)施過程中，所述水平固定罩20的直徑為479.85mm，誤差范圍在10mm左右；垂直固定罩10的高度為205mm，誤差范圍在5cm左右；柱形天線100的高度為138mm，誤差范圍在3cm左右。

如圖7所示的雙極化全向天線中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述垂直固定罩10由左殼體101和右殼體102拼接構(gòu)成，水平固定罩20由上殼體201和下殼體202拼接構(gòu)成。

左殼體101和右殼體102對(duì)應(yīng)設(shè)有用于固定柱形天線100的夾持部103，柱形天線100上設(shè)有對(duì)應(yīng)夾持部103的缺口104及設(shè)于底端的方塊連接件105、圓柱形連接件106，且柱形天線100水平截面為十字形，且從上到下分為兩段，上段水平截面面積不變，下段水平截面面積從上往下不斷增大，拼接時(shí)左殼體101和右殼體102的夾持部103在缺口104處接合，還將方塊連接件105及圓柱形連接件106的位置限定住，使柱形天線100不能轉(zhuǎn)動(dòng)和上下移動(dòng)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

柱形天線100底端設(shè)有螺孔107，螺孔107側(cè)壁上開有從柱形天線100底端向上延伸的裂縫108，對(duì)應(yīng)地，上殼體201設(shè)有穿孔203、固定槽204及安放于固定槽204的防水膠圈205，穿孔203設(shè)在固定槽204中間，且圍有凸起的臺(tái)階206，穿孔203中間設(shè)有用六角螺母鎖緊的金屬連接頭6，該金屬連接頭6用于與柱形天線100電連接，防水膠圈205中間設(shè)有對(duì)應(yīng)金屬連接頭6的通孔。在安裝時(shí)，柱形天線100底端通過螺孔107與金屬連接頭6相擰緊，此時(shí)螺孔107側(cè)壁與臺(tái)階206過盈配合，將柱形天線100的底端的裂縫108壓緊。左殼體101和右殼體102的底端還設(shè)有殼體固定螺孔5，對(duì)應(yīng)地，防水膠圈205和上殼體201均設(shè)有殼體固定螺孔5，安裝時(shí)，拼接好的左殼體101和右殼體102通過將螺絲擰入殼體固定螺孔5中來固定在上殼體201上。

上述防水膠圈205及臺(tái)階206的設(shè)置均能起到很好的防水作用，避免雨天時(shí)雨水滲透到柱形天線100的底端，干擾信號(hào)的接收。

水平固定罩20內(nèi)從上到下依次安裝有金屬屏蔽板207、上層全向環(huán)狀振子208、下層全向環(huán)狀振子209和電路板210，其中上層全向環(huán)狀振子208為uhf水平接收天線，下層全向環(huán)狀振子209為vhf水平接收天線，柱形天線100為uhf垂直接收天線，且柱形天線100下段水平截面面積從上往下不斷增大，也就是說柱形天線100距離金屬屏蔽板207近的一端接收信號(hào)的能力更強(qiáng)，進(jìn)一步降低金屬屏蔽板207和環(huán)狀天線200對(duì)柱形天線100造成的信號(hào)屏蔽和干擾，根據(jù)信號(hào)的干擾原理，低頻信號(hào)對(duì)高頻信號(hào)的影響明顯，反之，高頻信號(hào)對(duì)低頻信號(hào)的影響卻不大，對(duì)于上述接收不同頻段信號(hào)的兩個(gè)全向環(huán)狀振子，采用直徑由上自下遞增的疊加方式，不僅可以減少信號(hào)干擾，而且重心更靠下，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

電路板210上設(shè)置有混合濾波放大電路，如圖11所示，所述混合濾波放大電路包括第一濾波器、第二濾波器、第三濾波器、第四濾波器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、用于過濾手機(jī)信號(hào)的lte濾波器及混合器，uhf垂直接收天線（柱形天線100）依次通過第一濾波器及第一放大器與混合器的輸入端電連接，uhf水平接收天線（上層全向環(huán)狀振子208）依次通過第二濾波器及第二放大器與混合器的另一輸入端電連接，混合器的輸出端與第三濾波器電連接，vhf水平接收天線（下層全向環(huán)狀振子209）與第四濾波器電連接，第三濾波器及第四濾波器均電連接第三放大器的輸入端，第三放大器的輸出端通過lte濾波器與接線頭4電連接。

所述第一濾波器、第二濾波器和第四濾波器分別將uhf垂直接收天線（柱形天線100）、uhf水平接收天線（上層全向環(huán)狀振子208）和vhf水平接收天線（下層全向環(huán)狀振子209）接收到的雜波過濾掉，uhf垂直接收天線（柱形天線100）、uhf水平接收天線（上層全向環(huán)狀振子208）接收到的信號(hào)經(jīng)過濾放大后，通過混合器進(jìn)行混合輸出，第三濾波器可對(duì)在混合過程中產(chǎn)生的雜波進(jìn)行進(jìn)一步的過濾，最后再與vhf水平接收天線（下層全向環(huán)狀振子209）接收到的經(jīng)第四濾波器過濾后的信號(hào)進(jìn)行混合放大輸出。

其中第一濾波器、第二濾波器及第三濾波器均為高通濾波器，第四濾波器為低通濾波器，第一放大器和第二放大器均為低噪聲放大器。

具體實(shí)施過程中，所述金屬屏蔽板207的直徑為60mm。金屬屏蔽板207的直徑越小，所能起到的隔離效果越差，而直徑越大雖然能夠起到較好的隔離效果，但是由于體積所限，且設(shè)置過大也會(huì)對(duì)信號(hào)接收造成干擾，上述設(shè)置的金屬屏蔽板207直徑在合適的范圍內(nèi)，使金屬屏蔽板207能夠起到較好屏蔽隔離效果（可以有效降低相互干擾的50-80%）的同時(shí)也不會(huì)占用過大的面積和衰減信號(hào)；所述金屬屏蔽板207的厚度為0.3mm；所述金屬屏蔽板207距離環(huán)狀天線200有26.35mm，距離柱形天線100有9mm?？梢钥闯鼋饘倨帘伟?07離柱形天線100較近，本實(shí)施例傾向于接收水平極化的電視信號(hào)，適用于水平極化信號(hào)較多的區(qū)域。

所述柱形天線100的高度為138mm，垂直固定罩10的高度為205mm，垂直固定罩10比柱形天線100高約四分之一，這樣設(shè)置能保證垂直固定罩10內(nèi)的柱形天線100能有較大的緩沖空間，增強(qiáng)柱形天線10在振動(dòng)下的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例整體高度為293.92mm，寬度（也即圖4中所示的水平固定罩20的直徑）為479.85mm，一只手即可拿起，方便攜帶，便于戶外使用。

如圖12所示，所述lte濾波器包括依次串聯(lián)的輸入端，第一組并聯(lián)的電感l(wèi)9和電容c18，第一組并聯(lián)的電感l(wèi)10和電容c20，第三組并聯(lián)的電感l(wèi)10和電容c20，輸出端。第一組并聯(lián)電路和第二組并聯(lián)電路之間的結(jié)點(diǎn)通過電容c19接地，第二組并聯(lián)電路和第三組并聯(lián)電路之間的結(jié)點(diǎn)通過電容c21接地；其中電感l(wèi)9、l10和l11的參數(shù)均為10～18nh（2.5*1.5*0.5q），電容c18、c19、c20、c21和c22的參數(shù)分別為2pf、2.2pf、3.3pf、1.8pf和2.5pf。

如圖13所示，所述高通濾波器包括依次串聯(lián)的輸入端、電容c5、電容c6、電容c7及輸出端，各電容間的結(jié)點(diǎn)分別通過電感l(wèi)1、l2和l3接地；其中電容c5、c6、c7和c8的參數(shù)分別為10p、3.3p、3.3p和10p，電感l(wèi)1、l2和l3的參數(shù)均為10～22nh（2*2.5*0.4q）。

如圖14所示，所述第三放大器包括電阻r10、電容c31、電容c17、電容c8、電感l(wèi)8和三極管u1，第三放大器的輸入端通過電容c8與三極管u1的基極電連接，+5v電源端連接電阻r10一端，電阻r10另一端除了通過電容c31接地外，還連接電感l(wèi)8的一端，電感l(wèi)8的另一端分別連接電容c17的一端和三極管u1的集電極，電容c17的另一端接輸出端，三極管的發(fā)射極接地，具體地，所述三極管u1為bga614；其中電阻r10為62ω，電容c31、c17、c8分別為10kpf、330pf、330pf，電感l(wèi)8的參數(shù)為470nh。

如圖15所示，所述混合器包括電阻r7、電容c20、電容c18、電容c22、電容c19、磁芯電感l(wèi)4及磁芯電感l(wèi)5，混合器的兩個(gè)輸入端分別連接電容c20和電容c19的一端，電容c20和電容c19的另一端分別連接磁芯電感l(wèi)4的兩端，且磁芯電感l(wèi)4的兩端還與電阻r7并聯(lián)（電阻r7與磁芯電感l(wèi)4在此處可提高兩個(gè)輸入信號(hào)的隔離度15～30db左右，能夠極大地降低兩個(gè)信號(hào)之間的相互干擾），磁芯電感l(wèi)4和磁芯電感l(wèi)5上分別有5圈繞線，圖15中的結(jié)點(diǎn)t1分別連接磁芯電感l(wèi)4繞線中間結(jié)點(diǎn)和將磁芯電感l(wèi)5繞線分為比例1:3（或者是1:4）的結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)t1通過電容c18接地，磁芯電感l(wèi)5繞線比重為3（或者是4）的一端接地，比重為1的一端接電容c22的一端，電容c22的另一端接輸出端；其中電阻r7為180ω，電容c20、c18、c22、c19分別為330pf、2pf、330pf及330pf。

如圖16、17和18所示的柱形天線100接收信號(hào)的波形圖、環(huán)狀天線200的波形圖以及本實(shí)施例的波形圖，在其中選取四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行比較，分別是174mhz、230mhz、470mhz和700mhz，其中174mhz至230mhz屬于vhf頻段，470mhz至700mhz屬于uhf頻段，可以看出本實(shí)施例的174mhz的增益為25.915db，230mhz的增益為11.989db，470mhz的增益為24.873db，700mhz的增益為26.404db，比單獨(dú)用柱形天線100或環(huán)狀天線200來接收信號(hào)的增益持平或更高，因此柱形天線100和環(huán)狀天線200一起設(shè)置還能夠起到對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男Ч唧w原理為水平極化信號(hào)和垂直極化信號(hào)可以在反射的過程中相互轉(zhuǎn)換；另外，從三個(gè)圖中可看出700mhz以上的頻段的增益為負(fù)，也即高通濾波器將700mhz以上的頻段進(jìn)行過濾，因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)地區(qū)已經(jīng)不使用700mhz以上的頻段的廣播信號(hào)。

如圖19至22所示，是本專利在水平面上接收頻率分別為194mhz、214mhz、550mhz、670mhz的方向圖；如圖23至24所示，是本專利在垂直面上接收頻率分別為510mhz、700mhz的方向圖；可以看出，在各個(gè)方向上天線的輻射場(chǎng)強(qiáng)分布比較均勻，本專利對(duì)各個(gè)頻率的信號(hào)實(shí)現(xiàn)了全方位的接收。