一种宽频带单极化天线的制作方法

1.本发明涉及天线的技术领域，具体为一种宽频带单极化天线。


背景技术：

2.天线研究的核心就是围绕一个具有特定电流分布的辐射体来展开设计，即辐射体或包围辐射体的封闭面上的电流分布决定这天线的性能指标。研究可重构天线的工作就是研究如何通过改变天线的结构进而改变天线的电流分布，从而实现重构天线的性能参数、实现不同工作状态的转变。
3.作为无线通信系统中的重要部件，天线的作用是把无线媒介(如自由空间)中传播的电磁波变换成传输线上的导行波，或者做相反的变换。无线通信系统对天线的性能要求随着技术的发展越来越高。一方面，无线通信系统需要使天线能够在多个频段、极化方式或方向图模式下工作，且具有良好的传输性能；但是另一方面，传统的满足要求的天线又因为具有体积大、成本高和重量超标的特点而与设计原理相矛盾；同时商用通信天线一般覆盖多个频带，与wimax，wlan和gps等应用频段易相互交叉重叠，导致各系统间出现重叠，因此设计具有抑制干扰功能的陷波超宽带天线可有效解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中不足，故此提出一种宽频带单极化天线，将梯形组合结构辐射单元由两个梯形组成，通过调整两个梯形的几何尺寸激发不同频率的电磁波产生谐振，实现各谐振模式相互叠加，有效展宽天线的阻抗带宽；共面波导由不同尺寸的矩形叠加形成，可调节输入阻抗；地板用几何切割法切除辐射单元内侧的两个矩形和两个三角形，通过切除地板上电流分布较弱的部分使电流分布更集中，进一步展宽阻抗带宽。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种宽频带单极化天线，包括环氧树脂基板和梯形辐射单元、地板、共面波导和同轴接头，所述梯形辐射单元上布设有陷波结构一，地板包括对称分布的两个单体，每个单体上均布设有电流集中结构和陷波结构二，共面波导和梯形辐射单元一体成型且位于两个单体之间并与两侧的单体之间预留有缝隙，共面波导包括一体成型的馈线结构一和馈线结构二，馈线结构二和同轴接头电性连接。梯形组合结构辐射单元由两个梯形组成，通过调整两个梯形几何尺寸激发不同频率的电磁波产生谐振，实现各谐振模式相互叠加，有效展宽天线的阻抗带宽；共面波导由不同尺寸的矩形叠加形成，可调节输入阻抗；地板用几何切割法切除辐射单元内侧的两个矩形和两个三角形，通过切除地板上电流分布较弱的部分使电流分布更集中，进一步展宽阻抗带宽。
7.在上述方案的基础上做出如下改进，所述陷波结构一包括为c形结构、w形结构或s形结构的缝隙陷波结构,所述陷波结构二包括为l形结构、j形结构或n形结构的缝隙陷波结构。
8.在上述方案的基础上做出如下改进，所述陷波结构一包括c形结构的缝隙陷波结
构，所述缝隙陷波结构的圆心与梯形辐射单元中心重合，半径为r，圆心角为θ，宽度为0.5～1.0mm，且圆心角介于180
°
～210
°
、半径介于5～10mm；
9.且
10.其中，f1为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元和环氧树脂基板厚度之和，εr为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二的宽度，ω1为馈线结构一的宽度。
11.在上述方案的基础上做出如下改进，所述陷波结构二包括为l形结构的缝隙陷波结构，缝隙陷波结构的垂直长度为l、水平长度为ω3，垂直长度介于7～10mm，水平长度介于2.5～5.0mm，
12.且
13.其中，f2为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元和环氧树脂基板厚度之和，εr为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二的宽度，ω1为馈线结构一的宽度。
14.在上述方案的基础上做出如下改进，所述天线还包括安装环氧树脂基板的底座和底座可拆卸安装的防护罩，防护罩的背部安装有安装座以及用于调节防护罩倾斜角度的调节结构，安装座内部安装有连接杆，连接杆和安装座连接的一端为球头结构、另一端安装有固定座。
15.在上述方案的基础上做出如下改进，所述调节结构包括固定安装于防护罩上的连接座，连接座上固定安装有连接件，固定座上安装有固定布设的导向块、以及转动布设的导向件一、导向件二和两个蜗杆，导向块上安装有相对导向块转动的导向体，导向件一和导向件二的一端部均安装有与对应蜗杆啮合的蜗轮，连接件远离连接座的一端依次穿过导向件一和导向件二并固定有滑块，滑块和导向体相对转动。
16.在上述方案的基础上做出如下改进，所述导向体包括球形体和通过螺栓固定于球形体上限位片，相邻两个所述限位片相对侧的靠近球形体部分设置有内凹的导向槽，导向槽用于对导向块和滑块进行导向。
17.在上述方案的基础上做出如下改进，所述导向件一、导向件二均包括两个对称布设的弧形导向板，两个弧形导向板之间的区域为连接件的活动区域，且两个弧形导向板的端部一体连接。
18.在上述方案的基础上做出如下改进，所述防护罩的四个侧面均通过销轴插接有至少一组l形连接爪，l形连接爪自由端与防护罩连接部分呈垂直状态布设并安装有弹性定位销，底座上布设有与弹性定位销适配的定位孔。
19.在上述方案的基础上做出如下改进，所述防护罩和底座的相对侧布设有密封垫。
20.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
21.1.本发明的天线包括环氧树脂基板和梯形辐射单元、地板、共面波导和同轴接头，梯形辐射单元上布设有陷波结构一，地板包括对称分布的两个单体，每个单体上均布设有电流集中结构和陷波结构二，共面波导和梯形辐射单元一体成型且位于两个单体之间并与
两侧的单体之间预留有缝隙，梯形组合结构辐射单元由两个梯形组成，通过调整两个梯形几何尺寸激发不同频率的电磁波产生谐振，实现各谐振模式相互叠加，有效展宽天线的阻抗带宽；共面波导由不同尺寸的矩形叠加形成，可调节输入阻抗；地板用几何切割法切除辐射单元内侧的两个矩形和两个三角形，通过切除地板上电流分布较弱的部分使电流分布更集中，进一步展宽阻抗带宽。
22.2.本发明的天线背部的底座上安装有万向调节结构，通过调节对应的蜗杆带动对应的蜗轮转动，由于蜗轮的转动使得其导向件一或导向件二发生相应角度的调整，当调整到预定位置后，蜗轮蜗杆结构形成自锁，过程中滑块会沿四个限位片上的导向槽进行定向旋转，通过导向件一和导向件二上弧形导向板对连接诶件的导向作用，再由于连接杆的定长和连接杆和固定座采用球头结构进行安装，使得天线得到精准的角度调整。
23.3.本发明的防护罩和底座之间通过l形连接爪进行方便的组装，通过l形连接爪的两端分别经插销和弹性定位销与底座和防护罩实现快速连接，安装完成后能够将密封垫压紧变形，使得防护罩内部得到有效地密封处理，及时内部天线出现问题后能够及时快捷地维修处理。
附图说明
24.图1为本发明的天线结构示意图；
25.图2为本发明的天线的辐射特性示意图；
26.图3为本发明的天线整体结构示意图；
27.图4为本发明的天线体调节结构示意图；
28.图5为本发明的天线体调节结构侧视图；
29.图6为本发明的导向体结构剖面图；
30.图7为本发明的连接杆和安装座的连接节点处剖面图；
31.图8为本发明的底座和防护罩的连接关系图；
32.图9为本发明的底座和防护罩之间的密封垫位置关系图。
33.图中：10、环氧树脂基板；20、同轴接头；30、共面波导；31、馈线结构一；32、馈线结构二；40、地板；41、陷波结构二；42、电流集中结构；50、梯形辐射单元；51、陷波结构一；60、底座；70、防护罩；71、安装座；72、连接杆；73、固定座；74、连接座；75、连接件；76、导向件一；77、导向块；78、导向体；781、球形体；782、限位片；783、导向槽；79、导向件二；710、蜗杆；711、蜗轮；712、滑块；713、弧形导向板；714、销轴；715、l形连接爪；716、弹性定位销；717、密封垫。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.实施例1：如图1至图2所示，一种宽频带单极化天线，包括环氧树脂基板10、梯形辐射单元50、地板40、共面波导30和同轴接头20，所述梯形辐射单元50上布设有陷波结构一51，地板40包括对称分布的两个单体，每个单体上均布设有电流集中结构42和陷波结构二41，共面波导30和梯形辐射单元50一体成型且位于两个单体之间并与两侧的单体之间预留有缝隙，共面波导30包括一体成型的馈线结构一31和馈线结构二32，馈线结构二32和同轴接头20电性连接。
37.梯形组合结构辐射单元由两个梯形组成，通过调整两个梯形几何尺寸激发不同频率的电磁波产生谐振，实现各谐振模式相互叠加，有效展宽天线的阻抗带宽；共面波导由不同尺寸的矩形叠加形成，可调节输入阻抗；地板用几何切割法切除辐射单元内侧的两个矩形和两个三角形，通过切除地板上电流分布较弱的部分使电流分布更集中，进一步展宽阻抗带宽。
38.其中，所述陷波结构一51包括为c形结构、w形结构或s形结构的缝隙陷波结构,本实施例陷波结构一51采用的是c形结构的缝隙陷波结构，可以根据实际使用频带进行适当选择合适的结构，所述缝隙陷波结构的圆心与梯形辐射单元50中心重合，半径为r，圆心角为θ，宽度为0.5～1.0mm，且圆心角介于180
°
～210
°
、半径介于5～10mm；
39.且
40.其中，f1为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元50和环氧树脂基板10厚度之和，εr为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二32的宽度，ω1为馈线结构一31的宽度。
41.所述陷波结构二41包括为l形结构、j形结构或n形结构的缝隙陷波结构，本实施例陷波结构二41采用的是l形结构的缝隙陷波结构，可以根据实际使用频带进行适当选择合适的结构，缝隙陷波结构的垂直长度为l、水平长度为ω3，垂直长度介于7～10mm，水平长度介于2.5～5.0mm，
42.且
43.其中，f2为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元50和环氧树脂基板10厚度之和，εr为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二32的宽度，ω1为馈线结构一31的宽度。
44.以地板长21.5mm，馈线上矩形长20.3mm，馈线下矩形长17.1mm，切割矩形距介质基板下端距离15.3mm，切割矩形长3.1mm，l形缝隙的垂直长度8.9mm，馈线下矩形宽4.7mm，馈线上矩形宽7.8mm，辐射单元下梯形上底长11.1mm，辐射单元上梯形下底长17.2mm，辐射单元上梯形上底长35.2mm，l形缝隙距介质基板左右两侧距离7.4mm，l形缝隙水平长度4.1mm，切割矩形宽2.2mm，切割三角形距介质基板左右两侧距离10.8mm，辐射单元上梯形高16.2mm，辐射单元下梯形高3.7mm，c形缝隙宽0.9mm，l形缝隙宽0.7mm，c形缝隙半径6.2mm，c形缝隙角度205
°
，地板与馈线间的缝隙宽0.8mm为例。以辐射单元的上梯形中心为圆心，引
入角度为θ、缝隙宽度为a的c形缝隙陷波结构，在地板上对称引入两个l形缝隙，l形缝隙由垂直长度l和水平长度b组成，l形缝隙宽为b，可实现wimax，wlan的双频陷波特性。对天线在3.1，4.3，8.6ghz处的e面和h面进行测试，检验天线的辐射特性，如图2所示。
45.实施例2：在上述实施例的基础上做出如下改进，如图3至图7所示，所述天线还包括安装环氧树脂基板10的底座60和底座60可拆卸方式安装的防护罩70，防护罩70的背部安装有安装座71以及用于调节防护罩70倾斜角度的调节结构，所述调节结构包括固定安装于防护罩70上的连接座74，连接座74上固定安装有连接件75，固定座73上安装有固定布设的导向块77、以及转动布设的导向件一76、导向件二79和两个蜗杆710，导向块77上安装有相对导向块77转动的导向体78，导向件一76和导向件二79的一端部均安装有与对应蜗杆710啮合的蜗轮711，连接件75远离连接座74的一端依次穿过导向件一76和导向件二79并固定有滑块712，滑块712和导向体78相对转动。
46.安装座71内部安装有连接杆72，连接杆72和安装座71连接的一端为球头结构、另一端安装有固定座73。
47.所述导向体78包括球形体781和通过螺栓固定于球形体781上限位片782，相邻两个所述限位片782相对侧的靠近球形体781部分设置有内凹的导向槽783，导向槽783用于对导向块77和滑块712进行导向。
48.所述导向件一76、导向件二79均包括两个对称布设的弧形导向板713，两个弧形导向板713之间的区域为连接件75的活动区域，且两个弧形导向板713的端部一体连接。
49.在使用时，通过调节对应的蜗杆710带动对应的蜗轮711转动，由于蜗轮711的转动使得其导向件一76或导向件二79发生相应角度的调整，当调整到预定位置后，蜗轮蜗杆结构形成自锁，过程中滑块712会沿四个限位片782上的导向槽783进行定向旋转，通过导向件一76和导向件二79上弧形导向板713对连接诶件75的导向作用，再由于连接杆72的定长和连接杆72和固定座73采用球头结构进行安装，使得天线得到精准的角度调整。
50.实施例3：在上述实施例的基础上做出如下改进，如图8至图9所示，所述防护罩70的四个侧面均通过销轴714插接有至少一组l形连接爪715，l形连接爪715自由端与防护罩70连接部分呈垂直状态布设并安装有弹性定位销716，底座60上布设有与弹性定位销716适配的定位孔，所述防护罩70和底座60的相对侧布设有密封垫717。通过l形连接爪715的两端分别经插销714和弹性定位销716与底座60和防护罩70实现连接，并将密封垫717压紧变形，使得防护罩70内部得到有效地密封处理。
51.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种宽频带单极化天线，包括环氧树脂基板(10)、梯形辐射单元(50)、地板(40)、共面波导(30)和同轴接头(20)，其特征在于，所述梯形辐射单元(50)上布设有陷波结构一(51)，地板(40)包括对称分布的两个单体，每个单体上均布设有电流集中结构(42)和陷波结构二(41)，共面波导(30)和梯形辐射单元(50)一体成型且位于两个单体之间并与两侧的单体之间预留有缝隙，共面波导(30)包括一体成型的馈线结构一(31)和馈线结构二(32)，馈线结构二(32)和同轴接头(20)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述陷波结构一(51)包括为c形结构、w形结构或s形结构的缝隙陷波结构,所述陷波结构二(41)包括为l形结构、j形结构或n形结构的缝隙陷波结构。3.根据权利要求1所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述陷波结构一(51)包括c形结构的缝隙陷波结构，所述缝隙陷波结构的圆心与梯形辐射单元(50)中心重合，半径为r，圆心角为θ，宽度为0.5～1.0mm，且圆心角介于180
°
～210
°
、半径介于5～10mm；且其中，f1为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元(50)和环氧树脂基板(10)厚度之和，ε
r
为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二(32)的宽度，ω1为馈线结构一(31)的宽度。4.根据权利要求2所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述陷波结构二(41)包括为l形结构的缝隙陷波结构，缝隙陷波结构的垂直长度为l、水平长度为ω3，垂直长度介于7～10mm，水平长度介于2.5～5.0mm，且其中，f2为陷波频带中心频率，h为梯形辐射单元(50)和环氧树脂基板(10)厚度之和，ε
r
为介质基体的相对介电常数，c为光速，ω1为馈线结构二(32)的宽度，ω1为馈线结构一(31)的宽度。5.根据权利要求1所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述天线还包括安装环氧树脂基板(10)的底座(60)和底座(60)可拆卸安装的防护罩(70)，防护罩(70)的背部安装有安装座(71)以及用于调节防护罩(70)倾斜角度的调节结构，安装座(71)内部安装有连接杆(72)，连接杆(72)和安装座(71)连接的一端为球头结构、另一端安装有固定座(73)。6.根据权利要求5所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述调节结构包括固定安装于防护罩(70)上的连接座(74)，连接座(74)上固定安装有连接件(75)，固定座(73)上安装有固定布设的导向块(77)、以及转动布设的导向件一(76)、导向件二(79)和两个蜗杆(710)，导向块(77)上安装有相对导向块(77)转动的导向体(78)，导向件一(76)和导向件二(79)的一端部均安装有与对应蜗杆(710)啮合的蜗轮(711)，连接件(75)远离连接座(74)的一端依次穿过导向件一(76)和导向件二(79)并固定有滑块(712)，滑块(712)和导向体(78)相对转动。
7.根据权利要求6所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述导向体(78)包括球形体(781)和通过螺栓固定于球形体(781)上限位片(782)，相邻两个所述限位片(782)相对侧的靠近球形体(781)部分设置有内凹的导向槽(783)，导向槽(783)用于对导向块(77)和滑块(712)进行导向。8.根据权利要求6所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述导向件一(76)、导向件二(79)均包括两个对称布设的弧形导向板(713)，两个弧形导向板(713)之间的区域为连接件(75)的活动区域，且两个弧形导向板(713)的端部一体连接。9.根据权利要求5所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述防护罩(70)的四个侧面均通过销轴(714)插接有至少一组l形连接爪(715)，l形连接爪(715)自由端与防护罩(70)连接部分呈垂直状态布设并安装有弹性定位销(716)，底座(60)上布设有与弹性定位销(716)适配的定位孔。10.根据权利要求9所述的一种宽频带单极化天线，其特征在于，所述防护罩(70)和底座(60)的相对侧布设有密封垫(717)。

技术总结
本发明公开一种宽频带单极化天线，包括环氧树脂基板和梯形辐射单元、地板、共面波导和同轴接头，梯形辐射单元上布设有陷波结构一，地板包括对称分布的两个单体，每个单体上均布设有电流集中结构和陷波结构二，共面波导和梯形辐射单元一体成型且位于两个单体之间并与两侧的单体之间预留有缝隙，共面波导包括一体成型的馈线结构一和馈线结构二，馈线结构二和同轴接头电性连接。梯形组合结构辐射单元由两个梯形组成，通过调整两个梯形几何尺寸激发不同频率的电磁波产生谐振，实现各谐振模式相互叠加，有效展宽天线的阻抗带宽；地板用几何切割法切除电流集中结构区域，通过切除地板上电流分布较弱的部分使电流分布更集中，进一步展宽阻抗带宽。宽阻抗带宽。宽阻抗带宽。


技术研发人员：王丁 王帅 甄丛杉 苏雅 杜亚明 魏楠楠 王小路 李成成 田鹏飞
受保护的技术使用者：人天通信集团有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/9