[发明专利]宽带全向高增益线阵列天线

说明书

本发明公开了一种宽带全向高增益线阵列天线，主要解决现有技术波束倾斜、带宽较窄、全向性较差和体积较大的问题，其包括线阵列(1)，信号输入端(2)和介质板(3)，线阵列包括上线阵列(11)和下线阵列(12)，其分别印刷在介质板(3)的上下表面，上线阵列包括左、中、右三种上阵元，每个阵元均为“T”形印刷金属片；下线阵列包括“十”字形的左下阵元和“H”形的右下阵元，其均为印刷金属片，阵元的横边与传输线平行，且通过竖边相连，且上下表面阵元的竖边位置重合，横边方向相反；信号输入端位于线阵列天线正中心位置，并与相邻上下表面阵元相连。本发明波束平稳，频带宽，全向性良好，体积小易于携带，可用于无线通信。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种线阵列天线，可用于无线通信。

技术背景

天线作为通信设备传递信号的关键部件,其性能往往依赖于所在通信环境，而不同的无线通信环境对天线的设计要求也不尽相同。天线按照辐射能量的均匀程度也即方向性可以分类为定向性天线和全向性天线。定向性天线常应用在单点对有限个确定点的环境中，如在公路或近海地带的通信，这些区域要求定向天线在已知的特定方位产生一个或多个主波束，而在其他方向上形成零陷以削弱此方向的辐射或接收能力。由于定向性天线可以在特定的具体的方位辐射全部能量，因此其特征是増益较高、通信距离较远且不易被监听。而在单点对任意不确定多点的通信中常选择全向性天线，因为全向性天线能够在方位面内均辐射电磁波，从而实现信号的全方位覆盖。

全向天线是指在水平面内实现360°均匀辐射，垂直面内有与水平面成形成不同角度的波束宽度的天线。全向天线发射的信号可以被水平面任意方位的接收端接收，同时可接收水平面各个方向的信号。全向天线在通信系统中通常应用于大范围覆盖的点对多点通讯系统中，如广播电视场合。全向天线的特点是增益较低、通信距离短但覆盖范围广，可应用在特殊的通信环境中。例如在广播、电视、移动通信基站这些需要电磁波信号大范围覆盖的场景中，全向性天线比定向性天线更适用。在近距离无特定目标通信中，如室内WLAN、对讲机系统等通信设备中，全向性天线具有更可靠的优势。另外，全向性天线还普遍应用在路基导航、射频识别、雷达传感器网络及信道检测等工程中。相对于机械扫描天线和相控阵天线，全向天线可自然实现360°全向覆盖，且结构简单，制造成本低。

随着时代的发展，科技日新月异，无线通信技术的发展深入改变着人们的工作和生活，催生人们对更高性能、更快速的移动通信、互联和信息获取技术的执着追求。如第四代移动通信中信息量急剧增加，需要满足语言文字方面的数据传递外，还要求传输高质量的图片、音频及视频，而第五代更是要求具备大数量终端同时接入、超快速网络连接、稳定不间断的通讯和及时而又高品质的多媒体体验，而要达到此目标，要求对信息传输速率、信号频谱利用率以及网络容量都要有非常大的提升。这迫使无线通信系统向宽频带化和全面智能化的目标发展。特别是基于保密通信的需要，广泛采用跳频扩频技术，同时还要保证大规模数字化的通信数据在高精尖的要求下实现信息快速无线传输，这必然要求系统中天线的带宽也要快速提升。另外，为了满足复杂电磁环境中各设备电磁兼容的需要，要求降低无线电设备上多个系统中的天线间的相互耦合和干扰，而用一个宽带或者超宽带天线适应多种不同的工作环境和覆盖所有的通讯频段是一个可行的方法，这可以大大减少工作环境中天线的数量，减小了系统间的干扰，并达到降低成本和优化系统性能的目的。因此，无论在民用上还是军事上，宽频带全向天线的研究与发展在现代无线通信系统中是一个值得关注的研究课题。

现有全向天线阵列，其包括线阵列、面阵列、缝隙阵列、组合天线阵列。其中：

线阵列，如图1所示，其由组成天线阵列的最小单元阵元排列在一条直线上形成，绝大多数线阵列馈电方式为串联馈电即从天线的其一端口输入，尽管使用串联馈电的线阵列天线可以获得具有良好全向性的垂直极化天线，但由于串联馈电天线阵列的输入端口到每个辖射单元的路径长度不一样，当频率发生变化时导致其到达时的相位也不一样，因而造成天线阵列的波束容易下倾或者上倾，带宽比较窄。