申请/专利权人：宁波迈立杰电子有限公司

申请日：2019-07-25

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN110289489B

主分类号：H01Q1/36

分类号：H01Q1/36;H01Q1/50

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.10.29#实质审查的生效;2019.09.27#公开

摘要：本发明公开了一种全向天线，包括第一振子和第二振子，所述第二振子为由金属板构成的扇形中空体；第一振子包括与第二振子的第二弧形板角度形状尺寸相同的第一弧形板和焊接在第一弧形板上下两侧的上水平L字形板和下水平L字形板，第一弧形板和上水平L字形板和下水平L字形板均为金属板，两L字形板的短板的外边均与第二振子的其中一条竖向直边在同一直线上，第一弧形板和第二弧形板之间留有间隙，第一弧形板和第二弧形板相邻竖边沿上设有馈点；第一弧形板、上下水平L字形板、第二弧形板、第一直板、第二直板、上下水平扇形板均采用厚度为0.05～0.5mm铜板。本全向天线结构简单，并同时具备高效率、宽频段、小尺寸和低轮廓特点。

主权项：1.一种全向天线，包括第一振子1和第二振子2，其特征在于：所述第二振子2为由金属板构成的扇形中空体；所述的第一振子1包括与第二振子2的第二弧形板8角度形状尺寸相同的第一弧形板7和通过直接金属成型或相互焊接在第一弧形板7上下两侧的上水平L字形板5和下水平L字形板4，第一弧形板7和上水平L字形板5和下水平L字形板4均为金属板，第一弧形板7和第二弧形板8之间留有间隙17，第一弧形板7和第二弧形板8相邻竖边上均设有馈点3；所述的第二振子2包括竖直设置的第一直板12和第二直板13，两L字形板的短板的外边18分别与第一直板12的上下边沿在同一直线上。

全文数据：全向天线技术领域本发明涉及天线技术领域，具体讲是一种全向天线。背景技术全向天线如其中的振子结构天线是常见的特高频即超短波频段全向天线的基本形式，相对于微带天线具有较高的辐射效率和良好的极化特性，同时具有端口匹配良好以及功率容量大的特点，十分适合在电视广播接收、移动通信、无线数字通信和数字广播等中使用。但在很多应用环境下，特别是对于终端用户使用情况下，振子结构天线的大尺寸和窄频带的固有特点，无法满足实际安装要求。同时，若纯粹考虑缩减全向天线的尺寸又会带来的辐射效率的下降、天线增益的降低和阻抗匹配难度的加大以及天线结构相对复杂。能设计出一种兼顾以上需求的全向天线是本领域技术人员近年来关注的重点之一。发明内容本发明要解决的技术问题是，提供一种同时具备高效率、宽频段、小尺寸和低轮廓特点的全向天线。本发明的技术解决方案是，提供一种全向天线，包括第一振子和第二振子，所述第二振子为由金属板构成的扇形中空体；所述的第一振子包括与第二振子的第二弧形板角度形状尺寸相同的第一弧形板和焊接在第一弧形板上下两侧的上水平L字形板和下水平L字形板，第一弧形板和上水平L字形板和下水平L字形板均为金属板，两L字形板的短板的外边均与第二振子的其中一条竖向直边在同一直线上，第一弧形板和第二弧形板之间留有间隙，第一弧形板和第二弧形板相邻竖边上均设有馈点。采用以上结构后，本发明全向天线具有以下优点：本发明天线主要用作电视广播接收、移动通信接收和发射以及其他相关对于电磁波信号接收和发射相关的系统中。由于采用锥形天线变形，设计成不对称的第一振子和第二振子，在第一振子上附加有上、下水平L字形板即上、下L型臂，与第一弧形板相结合，实现了对频带低端的阻抗匹配改善，同时，第二振子采用金属板构成的扇形中空体即渐开箱型结构，实现了宽带阻抗匹配，以上弯折结构又有利于减小天线尺寸，上述结构使本发明天线具有较高的辐射效率即获得较高的天线收发效率和良好的双极化特性，以及较宽的工作频率范围如470MHz～860MHz，并能保证在470MHz～860MHz工作频率范围内，端口驻波比为VSWR≤2.0。即，本发明全向天线结构简单，并同时具备高效率、宽频段、小尺寸和低轮廓特点。进一步地，所述的第二振子包括两块互成90°并通过直接金属成型或相互焊接的第一直板和第二直板，第一直板和第二直板的高度均与第二弧形板的高度相等，第一直板和第二直板均与第二弧形板通过直接金属成型或相互焊接，还包括尺寸相同的上水平扇形板和下水平扇形板，所述的上水平扇形板与第一直板、第二直板和第二弧形板的上侧通过直接金属成型或相互焊接，所述的下水平扇形板与第一直板、第二直板和第二弧形板的下侧通过直接金属成型或相互焊接以构成夹角为90°的扇形中空体；所述的其中一条直边为第一直板的外边。采用以上结构后，第二振子对宽带阻抗匹配效果更好，天线辐射效率和接收性能进一步得到提高。进一步地，所述的第一弧形板、上水平L字形板、下水平L字形板、第二弧形板、第一直板、第二直板、上水平扇形板和下水平扇形板均采用厚度为0.05～0.5mm铜板。采用以上结构后，天线的收发效率更高，尺寸更小。进一步地，第一弧形板和第二弧形板之间的间隙宽度为0.9～2.8mm。采用以上结构后，可根据频率不同进行相应尺寸间隙调整，天线馈电特性确保阻抗匹配，能够输出更大效率和功率，端口的匹配性更好。进一步地，所述的馈点为等高的两个，分别设在第一弧形板和第二弧形板相邻边沿上。采用以上结构后，确保馈电阻抗匹配和输出最大功率。进一步地，所述的第一弧形板、第二弧形板、第一直板和第二直板的高度均为38～42mm。采用以上结构后，天线的低轮廓的特性得到进一步保证。进一步地，第一直板和第二直板的长度均为88～92mm，第一弧形板和第二弧形板的半径尺寸均与第一直板和第二直板的长度尺寸相等，且均为88～92mm。采用以上结构后，天线的小尺寸的特性得到进一步保证。进一步地，所述的上水平L字形板和下水平L字形板的形状尺寸相同：上水平L字形板和下水平L字形板的长板端边形状均为与第一弧形板弧面相同的弧形,上水平L字形板和下水平L字形板的长板的长侧边均为77.1～79.1mm，上水平L字形板和下水平L字形板的长板的短侧边均为41.7～42.7mm，上水平L字形板和下水平L字形板的短板的长侧边均为34～36mm，上水平L字形板和下水平L字形板的短板的短侧边均为14～16mm，上水平L字形板和下水平L字形板的短板的端边均为19～21mm；上水平L字形板和下水平L字形板两短边的夹角均为90°，上水平L字形板和下水平L字形板两长边的夹角也均为90°。采用以上结构后，第一振子对频带低端的阻抗匹配改善效果更好，天线的小尺寸的特性得到进一步保证。进一步地，还包括绝缘材料制作的底盘，底盘的外轮廓形状与所述的全向天线的底部的外轮廓形状相同，底盘的外边沿有与全向天线的底部的外轮廓尺寸相配并套合在外表面的上凸的边沿卷边，底盘的中间有与第二直板下端相贴的上凸的中间卷边。采用以上结构后，天线的整体性更好，结构更稳定，收发效果更好。附图说明图1是本发明全向天线结构示意图一示出馈点符号。图2是图1中A的局部放大示意图示出馈点符号。图3是本发明全向天线结构示意图二。图4是本发明全向天线结构示意图三。图5是本发明全向天线安装在底盘上的结构示意图。图6a、图6b、图6c、图6d、图6e是本发明全向天线在工作频率分别对应于为500MHz、590MHz、620MHz、710MHz和800MHz时天线表面电流仿真图。图7是本发明全向天线在工作频率对应于590MHz且时H面方向图。图8是本发明全向天线在工作频率对应于470MHz且时E面方向图。图9是本发明全向天线带宽为470-862MHz时端口驻波比图。图中所示1、第一振子，2、第二振子，3、馈点，4、下水平L字形板，5、上水平L字形板，6、短板的端边，7、第一弧形板，8、第二弧形板，9、上水平扇形板，10、下水平扇形板，11、长板端边，12、第一直板，13、第二直板，14、底盘，15、中间卷边，16、边沿卷边，17、间隙，18、短板的外边，19、长边的长侧边，20、长板的短侧边，21、短板的短侧边。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个具体实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1、图2、图3、图4、图5所示本发明全向天线，包括第一振子1和第二振子2，所述第二振子2为由金属板构成的扇形中空体。所述的第一振子1包括与第二振子2的第二弧形板8角度形状尺寸相同的第一弧形板7和通过直接金属成型如金属板一次性冲压成型或相互焊接在第一弧形板7上下两侧的上水平L字形板5和下水平L字形板4。第一弧形板7和上水平L字形板5和下水平L字形板4均为金属板，两L字形板的短板的外边18均与第二振子2的其中一条竖向直边在同一直线上，第一弧形板7和第二弧形板8之间留有间隙17，第一弧形板7和第二弧形板8之间的间隙宽度优选为0.9～2.8mm。第一弧形板7和第二弧形板8相邻竖边上均设有馈点3。所述的馈点3优选为等高的两个，分别设在第一弧形板7和第二弧形板8相邻边沿上。换句话说，两个等高的馈点3可设在第一弧形板7和第二弧形板8相邻边沿上的任何一个高度位置上。馈点3也可称平衡馈电点。馈点在天线用作接收和发射天线输出端或输入端，又可称为信号输出端和输入端口。第一振子和第二振子组成天线的接收振子，从电流辐射图即下述的图6中的天线表面电流仿真图也可以看出馈点3位于两个弧度面相邻处边沿，此处输送电流为最大值。以上短板的外边18又可称为短板的长侧边。所述的第二振子8包括两块互成90°并直接金属成型如金属板一次冲压成型或者相互焊接的第一直板12和第二直板13。第一直板12和第二直板13的高度均与第二弧形板8的高度相等，第一直板12和第二直板13均与第二弧形板8直接金属成型或相互焊接。第二振子8还包括尺寸相同的上水平扇形板9和下水平扇形板10，所述的上水平扇形板9与第一直板12、第二直板13和第二弧形板8的上侧直接金属成型或者相互焊接，所述的下水平扇形板10与第一直板12、第二直板13和第二弧形板8的下侧直接金属成型或者相互焊接以构成夹角为90°的扇形中空体。以上所述的其中一条竖向直边为第一直板12的外边。所述的第一弧形板7、上水平L字形板5、下水平L字形板4、第二弧形板8、第一直板12、第二直板13、上水平扇形板9和下水平扇形板10均优选采用厚度为0.05～0.5mm铜板，还可采用马口铁等金属导体。相对来讲铜板的金属导体性能好于马口铁的金属导体性能。当然,还可以的镀金板等等金属导体。金属导体也称金属导体板，或称金属板。所述的上水平L字形板5、下水平L字形板4作为天线输出阻抗调节用，可以根据阻抗特性进行相应调整阻抗匹配值，目前发明人设计中按照75欧姆阻抗进行调整，如果通讯需要50欧姆阻抗可以通过调整L字形板调整到50欧姆阻抗。所述的第一弧形板7、第二弧形板8、第一直板12和第二直板13的高度均优选为38～42mm。第一直板12和第二直板13的长度均优选为88～92mm。第一弧形板7和第二弧形板8的半径尺寸均与第一直板12和第二直板13的长度尺寸相等，且均优选为88～92mm。所述的上水平L字形板5和下水平L字形板4的形状尺寸相同：上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板端边11的形状均为与第一弧形板7弧面相同的弧形,即长板端边11均为弧形边。上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板的长侧边19均优选为77.1～79.1mm。上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板的短侧边20均优选为41.7～42.7mm。上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的外边18均优选为34～36mm。上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的短侧边21均为14～16mm。上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的端边6均为19～21mm。上水平L字形板5和下水平L字形板4两短边的夹角均为90°。上水平L字形板和下水平L字形板两长边的夹角也均为90°。以上短板的外边18又可称为短板的长侧边。以上短板的短侧边21又可称为短板的内边。不难理解，所述两短边指长板的短边和短板的短边，即长板的内侧边和短板的内侧边。所述两长边指长板的长边和短板的长边，即长板的外侧边即外边和短板的外侧边即外边。本发明全向天线还包括绝缘材料制作的底盘14，底盘14的外轮廓形状与所述的全向天线的底部的外轮廓形状相同，底盘14的外边沿有与全向天线的底部的外轮廓尺寸相配并套合在外表面的上凸的边沿卷边16，底盘的中间有与第二直板13下端相贴的上凸的中间卷边15。所述的绝缘材料如塑料、胶木和橡胶等。不难理解，以上所述的上、下、前、后等词是为阐述方便，而不是对本发明的限定，如在图3中表现为上的在图4中上则表现为下，在图3中表现为前侧的在图4中表现为后侧。图6是不同频率下天线表面电流仿真图，从图中可以看到，天线在不同频率下均能较好地激励出电流分布，大的表面电流对应于较高的天线辐射及接收和发射性能，亦即较高的辐射效率或接收和发射灵敏度。其中，图6a、图6b、图6c、图6d、图6e工作频率分别对应于500MHz、590MHz、620MHz、710MHz和800MHz。不难理解，若修改产品设计尺寸如以上尺寸均同步缩小可以用于800MHz频率以上设计，也可以用于后续移动信号接收和发射天线使用，如用于无人驾驶汽车接收信号和发射信号、无人机信号传输使等场合。图7和图8分别是不同工作频率的天线H面和E面方向图，图7示出在工作频率对应于590MHz且时H面方向图，表明了本发明天线的全向辐射特性。图8示出了在工作频率对应于470MHz且时E面方向图，也同样显示出天线具有振子天线的全向辐射特性，由于本发明天线的小尺寸特点，天线在E面具有较宽波束，这一特点有利于对不同方向辐射源同时接收的兼顾。图9是本发明天线带宽为470-862MHz时端口驻波比图。示出在470MHz～860MHz工作频率范围内，端口驻波比为VSWR≤2.0；470MHz为1.3054；550MHz为1.0584；600MHz为1.2574；680MHz为1.5434；750MHz为1.8438；800MHz为1.5561；862MHz为1.8432。从VSWR测试测试可以看出，470-862MHz驻波特性很好，调整天线尺寸同时也可以应用于更高频率的信号接收和发射，阻抗特性也可以达到相应效果，同时确保天线有较高的收发效率。以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种全向天线，包括第一振子1和第二振子2，其特征在于：所述第二振子2为由金属板构成的扇形中空体；所述的第一振子1包括与第二振子2的第二弧形板8角度形状尺寸相同的第一弧形板7和通过直接金属成型或相互焊接在第一弧形板7上下两侧的上水平L字形板5和下水平L字形板4，第一弧形板7和上水平L字形板5和下水平L字形板4均为金属板，两L字形板的短板的外边18均与第二振子2的其中一条竖向直边在同一直线上，第一弧形板7和第二弧形板8之间留有间隙17，第一弧形板1和第二弧形板8相邻竖边上均设有馈点3。2.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于：所述的第二振子2包括两块互成90°并通过直接金属成型或相互焊接的第一直板12和第二直板13，第一直板12和第二直板13的高度均与第二弧形板8的高度相等，第一直板12和第二直板13均与第二弧形板8通过直接金属成型或者相互焊接，还包括尺寸相同的上水平扇形板9和下水平扇形板10，所述的上水平扇形板9与第一直板12、第二直板13和第二弧形板8的上侧通过直接金属成型或者相互焊接，所述的下水平扇形板10与第一直板12、第二直板13和第二弧形板8的下侧通过直接金属成型或者相互焊接以构成夹角为90°的扇形中空体；所述的其中一条直边为第一直板12的外边。3.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于：所述的第一弧形板7、上水平L字形板5、下水平L字形板4、第二弧形板18、第一直板12、第二直板13、上水平扇形板9和下水平扇形板10均采用厚度为0.05～0.5mm铜板。4.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于：第一弧形板7和第二弧形板8之间的间隙17的宽度为0.9～2.8mm。5.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于：所述的馈点3为等高的两个,分别设在第一弧形板7和第二弧形板8相邻边沿上。6.根据权利要求2所述的全向天线，其特征在于：所述的第一弧形板7、第二弧形板8、第一直板12和第二直板13的高度均为38～42mm。7.根据权利要求2所述的全向天线，其特征在于：第一直板12和第二直板13的长度均为88～92mm，第一弧形板7和第二弧形板8的半径尺寸均与第一直板12和第二直板13的长度尺寸相等，且均为88～92mm。8.根据权利要求2所述的全向天线，其特征在于：所述的上水平L字形板5和下水平L字形板4的形状尺寸相同：上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板端边11的形状均为与第一弧形板7的弧面相同的弧形,上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板的长侧边19均为77.1～79.1mm，上水平L字形板5和下水平L字形板4的长板的短侧边20均为41.7～42.7mm，上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的长侧边18均为34～36mm，上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的短侧边21均为14～16mm，上水平L字形板5和下水平L字形板4的短板的端边均为19～21mm；上水平L字形板5和下水平L字形板4的两短边的夹角均为90°，上水平L字形板5和下水平L字形板4的两长边的夹角也均为90°。9.根据权利要求1～8中任何一项所述的全向天线，其特征在于：还包括绝缘材料制作的底盘14，底盘14的外轮廓形状与所述的全向天线的底部的外轮廓形状相同，底盘14的外边沿有与全向天线的底部的外轮廓尺寸相配并套合在外表面的上凸的边沿卷边16，底盘的中间有与第二直板13下端相贴的上凸的中间卷边15。

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