[发明专利]双频段串馈振子天线阵

说明书

技术领域

本发明涉及一种双频段串馈振子天线阵，是一种可用于移动通信的直放站或小型基站的小型串馈阵子天线阵。属于无线通信技术领域。

背景技术

随着通信技术的发展，各种各样的天线阵被广泛的应用于无线通信设备中。天线阵能获得比单个天线更高的增益，更宽的带宽，以及更好的方向性。从天线阵的馈电方式可分为串馈天线阵和并馈天线阵，现在以并馈天线阵居多，因为它的馈电方式简单灵活，容易控制，而串馈天线阵馈电一般比较单一，天线阵上单个天线的馈点控制相对严格。随着人们对移动通信质量要求的不断提高，以前的一些盲区，比如电梯，室内等，都要求能覆盖信号，这时一些直放站出现了，它们发射的功率比基站小，其天线需要较高的增益，现在中国移动电话网一般采用GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)和DCS(Distributed Control System，分散控制系统)，其频段为GSM900(880-960MHz)和DCS1800(1710-1880MHz)，在一个天线上实现两个频段，要求两个频段都获得较高的增益，这对天线的设计提出了挑战，由于天线阵的优点，采用天线阵能获得比较理想的性能。

一些基站和直放站天线要求水平波瓣全向性好，如果采用并馈共轴形成全向天线，在要求高增益时，与导线相平行的馈线和分支线将产生显著的“天线效应”，相对来说不容易达到水平面方向图全向的要求，因此设计天线采用串馈共轴天线阵。在林昌禄所著的《天线原理与设计》中提出了一种用同轴电缆制作的串馈天线阵，每节同轴电缆长度为发射频率的半个波长，相邻同轴内外导体交叉连接，它不能同时实现发射频率和双倍发射频率的调谐，而且有时这两个频段要求的带宽是不同的(例如GSM900带宽为80MHz，DCS1800MHz带宽为170MHz)，所以实现比较困难。也有采用两根天线来实现两个频段的调谐，这对两个天线的位置有限制，天线间的互扰比较严重，同时也增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种双频段串馈振子天线阵，结构简单而易于实现，天线的全向辐射特性好，可灵活配置，实现不同增益的要求。

为实现上述目的，本发明设计的双频段串馈振子天线阵包括：基频辐射同轴段，倍频辐射同轴段，末端调节同轴段，其中所述基频为一倍发射频率，倍频为两倍发射频率。各同轴段采用串馈的方式连接，相邻同轴段的内外导体交叉相连。

本发明双频段串馈振子天线阵的具体结构为：由若干基频辐射同轴段、偶数段的倍频辐射同轴段及末端调节同轴段以串馈的方式连接构成，第一段基频辐射同轴段的前端与馈电端口相连，末一段基频辐射同轴段的尾端与第一段倍频辐射同轴段的前端相连，末一段倍频辐射同轴段的尾端与末端调节同轴段相连，相邻同轴段的内外导体交叉相连，连接处密封构成段间连接单元，末端调节同轴段的尾端内外导体相连。所述基频辐射同轴段的长度为1/2基频波长，倍频辐射同轴段的长度为1/2倍频波长，末端调节同轴段的长度可以调节，用以调节带宽。

本发明所述的基频辐射同轴段用于调谐一倍发射频率。同轴段外导体用于辐射能量，靠近馈电端口的是基频辐射同轴段，每段基频辐射同轴段长度为1/2基频波长，波长以绝缘材料内波长计算。这样相邻两段基频辐射同轴段内外导体电流相位相差180度，如果不包含倍频辐射同轴段及末端调节同轴段，最后一段基频辐射同轴末端内外导体相连，则这一基频辐射同轴段内外导体电流相位相差180度，所有基频辐射同轴段外导体的电流相位符号相同，这样可最大限度的向外辐射能量。根据不同增益需求调节基频辐射同轴段的数量。

本发明所述的倍频辐射同轴段用于调谐两倍发射频率。实现两倍发射频率的调谐，利用倍频波长是基频波长的一半，在基频辐射同轴段后添加倍频辐射同轴段实现倍频的谐振，基频辐射同轴段的长度是一个倍频波长，所以不产生倍频辐射。倍频辐射同轴段需要选择偶数倍，这样基频电流在每两个倍频辐射同轴段相位相差180度，以利于天线阵谐振于基频频段。

本发明所述的末端调节同轴段用于调整两个频段的带宽。如果带宽不够，可加入末端调节同轴以产生双谐振频率来加宽带宽，通过调节其长度，可产生不同的带宽。

本发明的天线阵通过增减两种辐射同轴段的数量，能产生不同增益要求的双频段天线，其带宽容易控制，设计灵活度高。由于采用同轴串馈，天线的全向性很好。

本发明的天线阵结构紧凑，以同轴电缆作为主要材料，易于实现，由于尺寸小，易于集成到小型设备中，本发明可用于移动通信的直放站或小型基站中。

附图说明

图1为本发明双频段串馈振子天线阵的结构示意图。