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[導(dǎo)讀]全向天線,即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射,也就是平常所說的無方向性,在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,一般情況下波瓣寬度越小,增益越大。

全向天線,即在水平方向圖上表現(xiàn)為360°都均勻輻射,也就是平常所說的無方向性,在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束,一般情況下波瓣寬度越小,增益越大。全向天線在移動(dòng)通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于郊縣大區(qū)制的站型,覆蓋范圍大。全向天線會(huì)向四面八方發(fā)射信號(hào),前后左右都可以接受到信號(hào),定向天線就好像在天線后面罩一個(gè)碗狀的反射面,信號(hào)只能向前面?zhèn)鬟f,射向后面的信號(hào)被反射面擋住并反射到前方,加強(qiáng)了前面的信號(hào)強(qiáng)度。下圖為定向天線的信號(hào)輻射圖。定向天線的主要輻射范圍象個(gè)倒立的不太完整的圓錐。

單極子1.1 微帶饋電的單極子。平面單極子天線 結(jié)構(gòu)簡單,有接近全向的輻射方向圖,在通信中被廣泛的應(yīng)用,如下圖所示的單極子天線。該天線的最大不同之處在于地面的變形,常規(guī)天線的地面經(jīng)常是整個(gè)介質(zhì)的尺寸,而該單極子的地面只有介質(zhì)的一半還小,且一邊改為橢圓形與三角形組成,橢圓形長短半軸之比為 1.8,單極子也為橢圓形,長短半軸之比為 1.2,整個(gè)天線有微帶饋電,地面寬度W和饋電縫隙處的長度h是影響天線性能的主要參數(shù)。

1.2 共面波導(dǎo)饋電的單極子天線。其特點(diǎn)之一是用到共面波導(dǎo)饋電,共面波導(dǎo)與傳統(tǒng)的微帶線相比有兩大優(yōu)點(diǎn):高頻的低偏移特性和寬的阻抗帶寬。另一特點(diǎn)在于輻射單元采用六邊形貼片,與其他的長方形,正方形,三角形相比,六邊形也有寬帶特性的固有優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)天線饋電部分通過在接地共面波導(dǎo)上下面上開孔,使得上下兩層面之間形成短路,從而阻止了寄生模式的產(chǎn)生,而且孔的數(shù)量也可改變天線的輸入阻抗。從圖中還可看到,六邊形貼片下地面被移去,這樣可以促使底部寬邊的輻射。通過調(diào)節(jié)饋線以及饋線兩側(cè)縫隙的寬度可以達(dá)到良好的匹配,這也使得天線容易得到阻抗匹配。

偶極子單極子和偶極子雖然理論上具有全向的輻射模式,但實(shí)際上因饋線的影響,垂直面上電場下傾,使得水平方向上的輻射特性受到影響,因此很難得到的全向方向圖。天線 由偶極子組成,通過合理安排偶極子輻射單元與饋線的隔離,屏蔽了饋線的影響,使水平方向上達(dá)到全向輻射,天線通過采用另一偶極子作為寄生單元,使得整個(gè)天線工作在兩個(gè)頻段 0.9GHZ和 2.0GHZ,且天線增益很高,兩個(gè)頻段分別達(dá)到 10dBi和 12dBi。整個(gè)天線結(jié)構(gòu)為:中間為一金屬管,圍繞金屬管有四片介質(zhì),每一介質(zhì)上有兩個(gè)帶有寄生單元的偶極子,偶極子長度為137mm,工作頻率為0.9GHZ,寄生單元長度為47mm,工作頻率為2.0GHZ,同一基片上兩個(gè)偶極子的中心距離為 150mm,整個(gè)天線用一直徑為 110mm的柱形天線罩包起。天線的饋電部分用到四路工分器和巴侖。

陣列全向天線一般的單元天線很難形成全向輻射,我們可以考慮將其組成陣列,從而可以使陣列天線形成全向方向圖。而且單個(gè)天線的增益一般有限,通過組成陣列,可以提高增益,從而滿足我們所想要設(shè)計(jì)的全向高增益的要求。

微帶全向天線微帶天線因其結(jié)構(gòu)簡單,加工成本低,重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn),成為天線領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),因此,各種性能的微帶天線都在被研究,全向性也成為微帶天線發(fā)展的一個(gè)趨勢,比如利用微帶傳輸線進(jìn)行交叉饋電可以實(shí)現(xiàn)微帶天線的全向輻射性能。一個(gè)多點(diǎn)激勵(lì)的直線陣列天線 ,該天線由多個(gè)λ /2的微帶段級(jí)連而成,微帶線段的地板和導(dǎo)帶在介質(zhì)基片的兩面交替放置,并且微帶的地板寬度是變化的,利用交叉連接來達(dá)到倒相的目的。該結(jié)構(gòu)中除了傳輸模,還存在交叉連接點(diǎn)的不連續(xù)性形成的輻射模,波沿導(dǎo)帶和地板的內(nèi)表面?zhèn)鬏?,輻射的大小由地板寬度來控制,為得到良好的全向性能,寬度限制在大約λ /4范圍內(nèi)。欲使該天線達(dá)到良好的輻射效率,還可以對其進(jìn)行阻抗匹配,在每段導(dǎo)帶上添加矩形帖片,通過增加電抗分量來改善匹配。

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