一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及工程實(shí)際應(yīng)用的一種新型結(jié)構(gòu)套筒天線，屬于天線領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 套筒單極子天線基于其本身特有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量相對(duì)較輕、方向圖穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)， 作為一種寬頻帶天線已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信及遙感系統(tǒng)中。在實(shí)際應(yīng)用中，套筒單極 子天線通常與其他頻段的天線共形來共同實(shí)現(xiàn)雙頻段或者多頻段信號(hào)的收發(fā)。然而，雖然 傳統(tǒng)的套筒天線一定程度上拓寬了帶寬，但即便如此，傳統(tǒng)套筒天線在VSWR<8的情況下， 其倍頻程也只有4 :1，此外，該天線高度一般都不小于帶內(nèi)低頻波長的四分之一。
[0003] 并且，傳統(tǒng)的套筒天線是通過外筒接大地板，振子接饋電點(diǎn)，控制振子高度和外筒 高度來保證振子天線的虛擬饋電處電流僅有微小變化，使得天線的阻抗在一定頻帶內(nèi)變化 幅度不大，從而保證寬頻帶特性。但是由于傳統(tǒng)套筒天線結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性，通常情況下， 其電壓駐波比（VSWR)帶寬通常滿足小于2. 5或者3,而在電壓駐波比VSWR<2的時(shí)候，帶寬 通常很窄，并且對(duì)大地板有很強(qiáng)的依賴性。
[0004] 提高套筒天線的帶寬與縮短天線尺寸一直也是天線研究人員研究的難題，近年來 人們提出了一些方法來提高套筒天線帶寬。 陽0化]文獻(xiàn)1張健蠢；傅光，改進(jìn)型套筒單極子天線的設(shè)計(jì)，化ina Academic Journal Electronic Publishing化use;通過在套筒內(nèi)加入介質(zhì)材料，調(diào)節(jié)介質(zhì)厚度來減小駐波 比，頻帶內(nèi)VSWR<3 W下，可實(shí)現(xiàn)2. 48 :1倍頻，然而結(jié)構(gòu)相對(duì)過于復(fù)雜，不利于工程實(shí)現(xiàn)。
[0006] 文獻(xiàn)2劉楠楠；袁斌；彭天吳；郎少波；劉挪，一種提高套筒天線寬帶匹配特性的 新方法，電子技術(shù)研發(fā) Electronics R&D. 10. 3969/j. issn. 1000-0755. 2015. 01. 002 ;通過 在套筒端部加載的方法來在頻帶內(nèi)VSWR<1. 5 W下，實(shí)現(xiàn)1. 8 :1倍頻，然而該套筒天線整體 高度在0. 5個(gè)波長左右，難W實(shí)現(xiàn)小型化的要求。
[0007] 文獻(xiàn) 3Yong-xia Zhang ;Zhi-ya Zhang ；Guang Fu, Long Yang. Research on A Novel Wide-Band Sleeve Antenna, IE邸 CONFERENCE PUBLICATIONS;化blication year:2014,化ge(s) :1-4 ;通過改變套筒天線外型和套筒加載的方法來實(shí)現(xiàn)展寬帶寬。在 VSWR<3 W下，實(shí)現(xiàn)4. 3 :1倍頻，并能獲得良好的方向圖特性，而且尺寸可W控制在帶寬內(nèi)低 頻頻率的0. 178個(gè)波長。然而，該套筒天線需要理想無限大地板支撐，并且結(jié)構(gòu)上過于繁 瑣，限制了工程實(shí)際之中難W應(yīng)用。
[0008] 綜上所述，現(xiàn)有文獻(xiàn)未能給出一種簡(jiǎn)潔有效的套筒天線結(jié)構(gòu)來應(yīng)用于工程實(shí)踐 中，本實(shí)用新型提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有限大地板上實(shí)現(xiàn)寬頻帶的實(shí)用套筒天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于工程上一些手持天線的設(shè)計(jì)之中，通常需要 使用套筒天線和其他天線共形來實(shí)現(xiàn)在不同頻帶信號(hào)的收發(fā)。因此如何在有限大等效地板 上實(shí)現(xiàn)套筒天線性能滿足要求的同時(shí)，還要保證與其他天線之間的共形問題，是工程上急 需解決的一個(gè)難題。
[0010] 為了更好的將套筒天線應(yīng)用于工程實(shí)際上，本實(shí)用新型提出一種高度不超過帶內(nèi) 低頻四分之一波長并且有寬頻帶特性的側(cè)饋方式的套筒天線。
[0011] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：包括套筒天線外筒1、套筒天線振子2和SMA同軸連接 頭3 ;套筒天線外筒1 一端封閉一端開口；在套筒天線外筒1上，沿與套筒天線外筒1軸線 相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒1內(nèi)同軸設(shè)有套筒天線振子2,套筒天線振子2-端 與套筒天線外筒1封閉端相連接，另一端與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；套筒天 線外筒1開口端通過SM同軸連接頭3內(nèi)忍與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；SM同 軸連接頭3外導(dǎo)體表面與手持天線模型的金屬接地外殼相連接。
[0012] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述套筒天線外筒1上開縫的縫隙大小為 0. 6mm〇
[0013] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述套筒天線外筒1封閉端到開縫處的高度為 h 1，開縫處到開口端之間的高度為h2。
[0014] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述h2/hl = 2. 56。 陽〇1引發(fā)明效果
[0016] 本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于：傳統(tǒng)側(cè)饋套筒天線在同軸線的激勵(lì)下，套筒本身會(huì) 產(chǎn)生一感抗參數(shù)，一定程度上也會(huì)引起匹配性能變差，降低阻抗帶寬。為了降低傳統(tǒng)天線的 運(yùn)種套筒本身帶來的感抗參數(shù)的影響，本實(shí)用新型則通過開縫的方式來等效在天線上加載 一容性元件，降低饋電點(diǎn)處的感抗的影響，來展寬天線帶寬。本實(shí)用新型在一Ξ模手機(jī)（在 一固定手機(jī)模型上加載多個(gè)天線W實(shí)現(xiàn)多頻段通訊，通常要求天線易于與手機(jī)結(jié)構(gòu)相共 形）外殼接地的情況下，根據(jù)工程實(shí)際需要，采用對(duì)套筒進(jìn)行饋電的側(cè)饋方式，通過套筒在 頂端與振子相連接，并在垂直于套筒軸線的方向開縫，成功實(shí)現(xiàn)了在1. 83 :1的倍頻程下， 實(shí)現(xiàn)VSWR<2。此外，本實(shí)用新型可W使得同軸線穿過振子，實(shí)現(xiàn)在套筒天線頂端用于其他天 線的饋電，有效的抑制了外部走線對(duì)于套筒天線的影響。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型套筒結(jié)構(gòu)天線主視圖
[0018] 圖2為本實(shí)用新型套筒結(jié)構(gòu)天線側(cè)視圖
[0019] 圖3為本實(shí)用新型套筒高度對(duì)VSWR的影響圖
[0020] 圖4為本實(shí)用新型套筒縫隙對(duì)VSWR的影響圖
[0021] 附圖標(biāo)記說明：1-套筒天線外筒；2-套筒天線振子；3-SMA同軸連接頭；4-金屬接 地外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0023] 1、請(qǐng)參考圖1和圖2,為本實(shí)用新型套筒天線結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，Η =190mm出1 = 52mm ;h2 = 133mm ;D = 0. 6mm。本套筒天線外筒1放置在一手持天線的金 屬接地外殼4之上，其中金屬接地外殼4可等效為地，且并非天線本身結(jié)構(gòu)的一部分。在 3處將金屬接地外殼開一圓孔，并將同軸線外壁與金屬接地外殼相連接，內(nèi)忍相對(duì)于外徑伸 出4. 3mm的高度，并直接與套筒天線高度為h2部分的底面相連接。高度為hi的外筒與高 度為h2的外筒之間不相連接，它們之間縫隙高度為0. 6mm。而套筒天線直徑為6mm，高度為 Η的振子則直接連接在套筒高度為hi部分的中屯、處，實(shí)現(xiàn)由套筒外筒向套筒振子的饋電過 程。本實(shí)用新型之中主要通過調(diào)節(jié)h2/hl的比值與縫隙高度D來減少阻抗中虛部的影響， 進(jìn)而體現(xiàn)為拓展了天線的阻抗帶寬，因此，hi、h2和D是對(duì)套筒天線VSWR起主要影響作用 的參數(shù)，如圖2和圖3所示。當(dāng)外筒整體高度化l+h2的高度）不變時(shí)，外筒上半部分hi的 長度會(huì)影響套筒的工作頻段，hi在大于19mm時(shí)，在電壓駐波比小于2時(shí)才有工作帶寬。增 大hi的值，天線電壓駐波比VSWR會(huì)變寬，而當(dāng)hi大于132mm時(shí)，天線會(huì)失配，不能工作在 VSWR<2W下。在振子整體長度Η不變的時(shí)候，外筒縫長D會(huì)影響套筒的工作帶寬。當(dāng)D = 0mm時(shí)，天線處于完全失配狀態(tài)，在VSWR<2 W下天線不能工作。當(dāng)D = 0. 6mm時(shí)，天線處于諧 振狀態(tài)，在工作頻帶內(nèi)能夠工作。當(dāng)D繼續(xù)增大時(shí)，天線諧振點(diǎn)會(huì)偏移，天線工作帶寬會(huì)向 高頻偏移。在本天線結(jié)構(gòu)中，h2/hl = 2. 56, hi = 52mm, D = 0. 6mm。當(dāng)振子接地且振子直 徑足夠大時(shí)，振子中就可W穿過另一同軸線來確保在套筒天線頂端進(jìn)行另一天線的饋電， 從而確保不用另外引接地線對(duì)套筒天線本身參數(shù)產(chǎn)生較大影響，還能保證天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易 行。本套筒天線可W保證工作帶寬在370MHZ-678MHZ即1.83:1的倍頻程內(nèi)實(shí)現(xiàn)VSWR<2。
[0024] 本實(shí)用新型通過側(cè)饋的方式，使得該天線的電流分布與振子天線的分布相類似。 由半波振子天線的電流分布公式可知， 陽0巧]
[00%] 通過側(cè)饋的方式，當(dāng)整個(gè)天線高度從4到變化時(shí)，套筒天線自身的虛擬饋點(diǎn)位 斗 2 置的電流只有微小變化，因此套筒天線相比于普通的振子天線的帶寬要寬很多。
[0027] 本實(shí)用新型目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，將傳統(tǒng)側(cè)饋方式的套筒天線的外筒通過沿垂直于 套筒軸線方向?qū)⑼馔卜指顬樯舷聝蓚€(gè)部分，下半部分外筒經(jīng)由同軸線內(nèi)忍饋電，而上半部 分外筒則與套筒振子相連接。而振子則與地板相連接，從而等效接地，確保振子中間可W有 同軸線穿過，方便在套筒天線頂端與其他天線相共形，而外筒通過開縫的方式，則可W等效 加載的方式來拓展天線帶寬（如圖所示），最終可W確保在370MHZ-678MHZ內(nèi)實(shí)現(xiàn)VSWR<2 的寬帶匹配。
[0028] 其中，本實(shí)用新型中與普通套筒天線相比，采用在外筒底端使用同軸饋電的方式， 相對(duì)于普通套筒天線的饋電方式，能夠降低大約0. 2個(gè)波長的天線高度。而此饋電方式的 套筒天線，寄生感抗會(huì)增加，而通過在外筒沿垂直于套筒軸線方向開縫的方式，增加天線自 身的容抗，使得天線在工作頻帶內(nèi)產(chǎn)生諧振，提高頻帶內(nèi)的帶寬。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，包括套筒天線外筒（1)、套筒天線振子（2) 和SMA同軸連接頭（3);套筒天線外筒（1) 一端封閉一端開口；在套筒天線外筒（1)上，沿 與套筒天線外筒（1)軸線相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒（1)內(nèi)同軸設(shè)有套筒天線 振子（2)，套筒天線振子（2) -端與套筒天線外筒（1)封閉端相連接，另一端與手持天線模 型的金屬接地外殼相連接；套筒天線外筒（1)開口端通過SMA同軸連接頭（3)內(nèi)芯與手持 天線模型的金屬接地外殼相連接；SMA同軸連接頭（3)外導(dǎo)體表面與手持天線模型的金屬 接地外殼相連接。2. 如權(quán)利要求1所述的一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述套筒天線外筒（1) 上開縫的縫隙大小為〇. 6mm。3. 如權(quán)利要求1所述的一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述套筒天線外筒（1) 封閉端到開縫處的高度為hl，開縫處到開口端之間的高度為h2。4. 如權(quán)利要求3所述的一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述h2/hl = 2. 56。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種側(cè)饋寬頻帶套筒天線，包括套筒天線外筒、套筒天線振子和SMA同軸連接頭；套筒天線外筒一端封閉一端開口；在套筒天線外筒上，沿與套筒天線外筒軸線相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒內(nèi)同軸設(shè)有套筒天線振子，套筒天線振子一端與套筒天線外筒封閉端相連接,另一端與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；套筒天線外筒開口端通過SMA同軸連接頭內(nèi)芯與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；SMA同軸連接頭外導(dǎo)體表面與手持天線模型的金屬接地外殼相連接。通過開縫的方式來等效在天線上加載一容性元件，降低饋電點(diǎn)處的感抗的影響，來展寬天線帶寬。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q1/36
【公開號(hào)】CN205303665
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李建瀛, 馬一涵, 楊光偉, 齊洋瀟, 牛振起
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日