[发明专利]一种宽带垂直极化全向天线

说明书

本发明公开了一种宽带垂直极化全向天线，属于无线通信技术领域。其金属辐射层包括振子单元和馈电网络，振子单元包括多个曲面平行双线馈电异面印刷的偶极子，每一偶极子均包括两个振子，且两个振子分别置于支撑筒内、外两侧，形成互补结构；偶极子的轴向方向与支撑筒的轴向方向平行；馈电网络包括指数线阻抗变化的宽带平行双线馈电网络和传输线转换结构，宽带平行双线馈电网络的两部分分别为位于支撑筒内侧的内侧馈电网络和位于支撑筒外侧的外侧馈电网络；内侧馈电网络的末端与内侧的对应振子相连，外侧馈电网络的末端与外侧的对应振子相连；本发明具有具有结构简单、紧凑，全向辐射特性好的特点，满足垂直极化全向通信系统的应用场景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种宽带垂直极化全向天线。

背景技术

天线极化是描述天线辐射电磁波场矢量空间指向的参数，由于电场与磁场有恒定的关系，一般都以电场矢量的空间指向作为天线辐射电磁波的极化方向。电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。以地面为参考系时，线极化可分为水平极化和线极化。当电场矢量取向随时间而变化，其矢量端点在垂直于传播方向的水平面内描绘的轨迹是一个椭圆，就称为椭圆极化；当描绘轨迹为一个圆时，即为圆极化。圆极化波又可分为左旋圆极化和右旋圆极化波。根据天线极化方式的区别，我们可以将关于全向天线的研究大致分为三类，垂直极化全向天线，水平极化全向天线和圆极化全向天线。

在地波传播中，水平极化波的衰减远大于垂直极化波。因此在移动通信中，多采用垂直极化天线来避免能量的大量衰减，保证信号的有效传播。最易实现及广泛采用的垂直极化全向天线为垂直于地面放置的偶极子天线。为展宽带宽、提高增益、实现天线小型化，垂直极化全向天线在形式上出现了很多改进。一般有以下三种方法来实现：第一，使用单极子、对称振子、单锥或者盘锥天线作为基本辐射体，从而达到宽带垂直极化全向辐射指标；第二，使用宽带的辐射单元，通过组阵的方式来实现全向辐射；第三，使用微带圆片天线作为基本单元，通过采用耦合馈电或者加载短路开路调节器的措施来提高天线的工作带宽，从而实现全向辐射。使用单锥、双锥或者使用宽带振子作为阵元的全向天线很容易实现宽带和全向的效果，因为它原则上是基于半波对称振子来的，可以通过调节振子臂的形状来缩小天线尺寸，但是对极化方向天线尺寸改善不会很大，很难达到低剖面的效果。使用微带圆片作为基本辐射单元的垂直极化全向天线其很容易做到低剖面，因为它是基于微带天线为基本模型的，但是这种天线很难实现宽频。

以上方式实现的垂直极化全向天线普遍存在带宽窄，增益不高的缺点，制约了垂直极化全向天线的工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽带垂直极化全向天线，其具有结构简单、紧凑，全向辐射特性好的特点，满足垂直极化全向通信系统的应用场景。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种宽带垂直极化全向天线，包括金属辐射层和支撑筒；

所述金属辐射层包括振子单元和馈电网络，振子单元包括多个曲面平行双线馈电异面印刷的偶极子，每一偶极子均包括两个金属振子，且两个金属振子分别置于支撑筒内、外两侧，形成互补结构；偶极子的轴向方向与支撑筒的轴向方向平行；馈电网络包括指数线阻抗变化的宽带平行双线馈电网络和传输线转换结构，宽带平行双线馈电网络的两部分分别为位于支撑筒内侧的内侧馈电网络和位于支撑筒外侧的外侧馈电网络；内侧馈电网络的末端与内侧的对应金属振子相连，外侧馈电网络的末端与外侧的对应金属振子相连；

传输线转换结构由位于支撑筒内侧的内金属条带和位于支撑筒外侧的外金属条带组成；内侧馈电网络的合成端口与内金属条带的一端连接，外侧馈电网络的合成端口与外金属条带的一端连接；传输线转换结构的外端分别与接插件的内外导体相连接。

进一步的，所述偶极子数量为M×N，M为绕支撑筒圆周方向数量，N为支撑筒轴线方向数量，其中M≥3，N≥1。

进一步的，所述支撑筒为正多边形介质筒或圆柱形介质筒。