[发明专利]一种用于移动通信的小型多频宽带变形套筒天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信硬件设计领域，尤其涉及一种多频宽带套筒天线。

背景技术

随着无线通信系统的迅猛发展，原有传统的窄带天线已满足不了不断发展的无线通信系统的需求。同时，为了尽量减少天线间的干扰，需要尽可能减少天线数量。因此，使用中，多个通信台站通常需要共同使用更少的天线甚至是共用同一副天线。这也要求现在所研制的天线在保证通信效率高、匹配好、损耗小、体积小等性能要求的同时，能够尽可能多地覆盖足够宽的频段。考虑到现有天线的研究现状及现代无线通信系统对天线所提出的各种需求，结构简单的宽带天线逐渐成为天线研究中的一个重要课题。

目前广泛应用的宽带全向线天线主要是宽带套筒天线。宽带套筒天线具有带宽宽、功率容量大的特点。但是由于套筒结构复杂，参量多，难以同时兼顾良好的匹配特性与频带宽度。且，实际制作天线的过程中，天线的结构尺寸还需受到加工条件的限制，由此对天线的工作带宽造成了一定程度的制约。

基于现有套筒天线结构复杂、参数调节困难、加工受限等不足，本发明提出一种变形套筒天线结构。该天线，结构简单、易于加工、宽频带、小型化，既具有理论研究价值，又能很好的填补当前移动平台应用的空白，具有很大的实用意义

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种变形套筒天线，及其对应的参数调节方法。

首先，为实现上述目的，提出一种变形套筒天线，包括底部加载导体柱、导电底板、天线内部导体柱，所述变形套筒天线采用均匀设置于所述导电底板外缘的变形套筒导体柱阵列代替传统套筒天线的套筒结构；

所述变形套筒天线由一根穿过所述导电底板的导体柱构成所述底部加载导体柱和所述天线内部导体柱：所述的天线内导体柱可以看做是所述底部加载导体柱的延伸，两者为一体，所述导体柱与所述导电底板连接的部分形成馈电输入端口；以所述馈电输入端口为界，靠近馈电端的导体柱构成所述底部加载导体柱，靠近辐射端的导体柱构成所述天线内部导体柱；

所述变形套筒导体柱阵列包括至少1根套筒导体柱，所述套筒导体柱的方向与所述天线内部导体柱同向，所述套筒导体柱的长度根据套筒结构等效电容值确定，即，根据所述变形套筒天线辐射频段阻抗匹配的要求，结合选取的所述导电底板的面积，通过软件仿真确定所述套筒导体柱的长度。

进一步，上述变形套筒天线中，还包括螺旋导体柱，所述螺旋导体柱为均匀螺距的弹簧形状导体(为简化设计，便于加工实现，所述螺旋导体柱也可以采用变螺距)；所述螺旋导体柱套接于所述天线内部导体柱的辐射端，所述螺旋导体柱与所述天线内部导体柱的整体电长度合计为1/4低频辐射波长(即基频辐射波长的1/4)。选用螺距变化的螺旋导体柱时，需要同时对螺旋直径与螺距相对调整，使其伸直后的等效电长度满足天线辐射波长要求。

具体而言，上述变形套筒天线中，螺旋导体柱通过卡合于所述变形套筒导体柱阵列辐射端的第一绝缘固定结构固定：所述第一绝缘固定结构的外部结构与所述变形套筒导体柱阵列的辐射端匹配并紧密卡合，所述第一绝缘固定结构的内部设有沿所述螺旋导体柱安装方向并与所述螺旋导体柱形状相匹配的通孔结构，所述螺旋导体柱的耦合端通过所述通孔结构固定于所述天线内部导体柱的辐射端。本领域技术人员应当理解：这里所述的馈电端是以所述底部加载导体柱为参照，远离所述导电底板的方向；所述的辐射端是以所述天线内部导体柱为参照，远离所述导电底板的方向。

进一步，上述变形套筒天线中，还包括耦合辐射导体。所述耦合辐射导体为设置于所述天线内部导体柱的辐射端延长线上的金属圆柱，所述耦合辐射导体的长度为1/4高频辐射波长。

为保证辐射特性，并保证天线机械结构的稳定，耦合辐射导体通过设置于所述螺旋导体柱内的第二绝缘固定结构固定。所述第二绝缘固定结构的外部结构与所述螺旋导体柱(5)的内侧匹配，所述第二绝缘固定结构套接于所述螺旋导体柱内，所述第二绝缘固定结构的内部设有沿天线内部导体柱的辐射方向并与所述耦合辐射导体尺寸相匹配的穿孔结构，所述耦合辐射导体贯穿所述穿孔结构，由所述穿孔结构固定。

为更进一步保证上述变形套筒天线的机械结构稳定，所述变形套筒导体柱阵列的辐射端还包括横向固定杆，所述横向固定杆垂直于所述天线内部导体柱的辐射方向(即天线的轴向)，所述横向固定杆与所述变形套筒导体柱阵列中相邻的套筒导体柱固定连接。

其次，为实现上述目的，还提出一种针对上述变形套筒天线的设计方法，步骤包括：

根据极化参数，确定所述变形套筒天线中套筒导体柱的个数；