專利名稱：雙向多頻集成天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可用于無線通信、信息廣播、偵測、電子對抗等領域的天線，尤其涉及一種適合在多頻多模式共存的通信系統中使用的雙向多頻集成天線。
背景技術：
適當的天線方向圖形式對通信系統的性能起著重要的作用。通常在無線系統中使用的天線多為單方向性定向輻射和方位面全向輻射的天線，但在特殊的環境下需要雙向輻射的天線實現能量的合理分布和抑制干擾。現在常用的雙向天線主要由全向天線組成陣的方法(如二元陣)和兩相同的單方向性定向輻射天線背靠背架設的方法來實現。這兩種方法都是用相同的天線通過機械組合實現的。它們都有體積大的缺點，在室外環境或對空間體積沒有特別限制的場合尚可使用，在室內環境或空間受限的場合則基本無法使用。另外，因為它們是由相互獨立的單一天線組合而成，所以都只能在一個頻段上實現雙向天線輻射性能，不能在一個天線里實現多頻多模式工作，使上述天線在應用上受到了限制。隨著通訊技術的不斷發展，室內通訊的應用越來越多，不同頻段、不同模式的通訊系統共存的場合也越來越多。因此需要有一種新的方法來實現體積小、可多頻工作的雙向天線。
發明內容
本發明提供一種體積小的雙向多頻集成天線，本發明實現一體化多頻多模式雙向輻射特性的同時，具有更小的結構尺寸，更適合室內使用，還具有成本低，加工簡單，易于大批量生產的特點。
本發明采用如下技術方案一種在通訊系統中使用的雙向多頻集成天線，包括介質基片，在介質基片的兩個表面分別設有微帶傳輸線、微帶地面和至少兩副對稱振子天線，在微帶傳輸線和微帶地面的另一端分別連接有T形分支且分別與T形分支的不平衡輸入端口連接，上述每一副對稱振子天線中的一個對稱振子天線與T形分支的平衡輸出端口連接，另一個對稱振子天線與T形分支的另一平衡輸出端口連接，組成對稱振子天線的任意一對振子分別位于介質基片的兩個表面上且分別與位于介質基片兩個表面上的兩個T形分支的平衡輸出端口連接，在微帶地面與對稱振子天線的振子之間連接有漸變線平衡-不平衡變換器。
與現有技術相比，本發明具有如下優點1.與用相同的定向天線通過背靠背安裝方式組成的雙向天線比，本發明的天線具有很小的體積，因而特別適合空間受限制的場合應用，如室內環境、隱蔽環境下應用。
2.與用全向天線組陣的方法實現的雙向天線及用相同的定向天線通過背靠背安裝組成的雙向天線相比，本發明的天線除實現雙向輻射特性外，還具有可實現多頻帶多模式工作的優點，以往的方法只能實現單一頻帶工作。
3.本發明的天線具有方便控制雙向波束輻射方向的優點，不需增加任何電路，只要輻射單元稍做調整即可實現雙向波束端射或邊射的變化。背靠背式的雙向天線無法實現此功能；一般的兩相同全向天線組陣的雙向天線，實現邊射需要額外增加部件，增大體積的同時增加了天線的成本和結構復雜性。
4.本天線饋電結構簡單，饋電、功分、平衡-不平衡電路與天線一體化設計，通過一根電纜直接饋電即可實現單頻或多頻工作。
5.整個天線的各部分結構簡單，全部利用簡單而成熟的工藝生產，成本低、精度高、重復性好，適合大批量生產。
圖1是介質基片上雙向天線的電路結構。
圖2是雙向多頻集成天線主視圖。
圖3是雙向多頻集成天線左視圖。
圖4是雙向多頻集成天線俯視圖。
圖5是雙向多頻集成天線立體圖。
圖6是雙向多頻天線的雙頻天線電路結構。
圖7是雙向多頻天線的雙頻天線另一種電路結構。
圖8是雙向多頻天線實現邊射特性的天線電路結構。
圖9是雙向多頻天線的實測H面方向圖。
圖10是雙向多頻天線的實測E面方向圖。
圖11是雙向多頻天線的實測S11特性。
具體實施例方式
實施例1一種在通訊系統中使用的雙向多頻集成天線，包括介質基片1，在介質基片1的兩個表面分別設有微帶傳輸線21、微帶地面22和至少兩副對稱振子天線3，在微帶傳輸線21和微帶地面22的另一端分別連接有T形分支6且分別與T形分支6的不平衡輸入端口連接，上述每一副對稱振子天線中的一個對稱振子天線與T形分支的平衡輸出端口連接，另一個對稱振子天線與T形分支的另一平衡輸出端口連接，組成對稱振子天線的任意一對振子分別位于介質基片1的兩個表面上且分別與位于介質基片1兩個表面上的兩個T形分支6的平衡輸出端口連接，在微帶地面22與對稱振子天線的振子之間連接有漸變線平衡-不平衡變換器。上述介質基片1直立于金屬地平面4上，且微帶地面22與金屬地平面4連接。上述漸變線平衡-不平衡變換器可以至少有兩種實現方式，其一是漸變線平衡-不平衡變換器分別設在連接于T形分支6與對稱振子天線的振子之間且該漸變線平衡-不平衡變換器7的兩端分別與T形分支6的不平衡輸入端口及對稱振子天線振子連接；其二是漸變線平衡-不平衡變換器設在微帶地面22與T形分支6的平衡輸出端口之間且該漸變線平衡-不平衡變換器的兩端分別與微帶地面22及T形分支6的平衡輸出端口連接。本實施例還在微帶傳輸線21設有調諧片23。
本發明用于實現雙向多頻輻射的天線包括一塊微帶介質基片1，在微帶介質基片1上的饋電電路2及至少兩副對稱振子天線3，帶有饋電電路2和振子天線3的微帶介質基片1置于金屬接地面4上，同軸電纜5穿過金屬接地面4，同軸電纜5的內導體51與微帶介質基片1上饋電電路2的輸入端微帶傳輸線21連接，同軸電纜5的外導體52同時與微帶介質基片1上饋電電路2的輸入端微帶地面22和金屬接地面4連接，根據需要也可以不使用金屬接地面4，而使外導體52僅與輸入端微帶地面22直接相連，在微帶介質基片1的上、下表面有微帶傳輸線21和微帶地面22，通過T形分支6將信號能量一分為二，兩個分支分別經過兩個相同結構的漸變線平衡-不平衡變換器7將傳輸線從不平衡端8逐漸變換到傳輸線平衡端9(平衡-不平衡變換器也可以在輸入饋電電路2上實現，即在信號能量一分為二之前實現)，在各分支的平衡傳輸線端9及其后續延長線上至少各接有一副對稱振子天線3，對稱振子的兩個臂31、32分別在微帶介質基片1上傳輸線平衡端9的上、下兩個面的條帶91、92上并垂直于漸變線平衡-不平衡變換器7，為減小天線尺寸，振子臂31、32末端可以做90度折疊33、34，在微帶傳輸線21上還可根據需要增加調諧片23，通過改變調諧片23在微帶傳輸線21上的位置和大小可以方便地調節天線的駐波特性，微帶介質基片1和其上的饋電電路2和對稱振子天線3置于天線罩10之內以得到防護。
實施例2一種工作在WLAN 802.11b/g頻帶的雙向天線如圖5所示，天線的微帶介質基片及其上面的饋電電路和印刷天線如圖1。介質基片選用了厚度為1mm的介電常數為2.65的玻璃纖維-聚四氟乙烯雙面敷銅板。信號饋入點的連接方式為同軸電纜5的內導體51與饋線輸入端21連接，同軸電纜5的外導體52與饋線輸入端微帶地面22連接，同時也與金屬接地面4焊接在一起，以保證良好的接地性能，見圖1、圖2、圖4及圖4，天線罩10用于保護天線和起美化作用。方向圖及表示端口回波損耗的S11頻響特性測試結果見圖9、圖10及圖11。
實施例3一種雙向雙頻雙模天線的饋電及振子結構如圖6所示。在微帶介質基片1上有饋電電路2、兩組工作于不同頻率的振子天線(共4副)H(2副)、L(2副)、T形分支6、平衡-不平衡變換器7，頻率高的一組振子天線H置于頻率低的一組振子天線L之間，同樣低頻率一組天線振子臂的末端可做90°的折疊33、34，以減小天線尺寸，平衡-不平衡變換器7也可采用圖7所示結構在T形分支前的總饋線上實現，兩個頻帶的信號可通過一根同軸電纜由21、22處對天線進行饋電。天線與同軸電纜5、金屬接地面4的連接方法與實施例1的方法相同，天線置于天線罩10之內，也與實施例1相同。該方法可使相差一定間隔的兩個頻段的天線集成在一起同時實現雙頻雙模的雙向輻射特性，類似地可擴展用于多個頻段構成多頻多模的雙向天線。
實施例4實施例2和實施例3雙向天線的兩個輻射方向均是與微帶介質基片1垂直的(與單元連線垂直)，實施例4給出了另外一種結構使雙向天線的兩個輻射方向能與微帶介質基片1平行，這種結構使雙向天線配置更靈活，適合在對空間位置有約束的狹窄空間場合應用，形成沿輻射方向扁平的天線。一種通過使振子顛倒排列反相的方法使雙向波束沿著與微帶介質基片1平行(陣元連線)的方向輻射的雙向天線包括有輻射振子支撐介質如微帶介質基片1、饋電電路2、平衡-不平衡變換器7和至少兩副振子3，振子間距為二分之一工作波長，天線由同軸電纜5直接饋電，其饋電電纜與天線輸入端的連接方法與實施例1相同，天線置于天線罩的保護之內，微帶介質基片1上的饋電電路2、輻射單元3、T形功分6、平衡-不平衡變換器7如圖8所示。
權利要求
1.一種在通訊系統中使用的雙向多頻集成天線，包括介質基片(1)，其特征在于在介質基片(1)的兩個表面分別設有微帶傳輸線(21)、微帶地面(22)和至少兩副對稱振子天線(3)，在微帶傳輸線(21)和微帶地面(22)的另一端分別連接有T形分支(6)且分別與T形分支(6)的不平衡輸入端口連接，上述每一副對稱振子天線中的一個對稱振子天線與T形分支的平衡輸出端口(9)連接，另一個對稱振子天線與T形分支的另一平衡輸出端口(9)連接，組成對稱振子天線的任意一對振子分別位于介質基片(1)的兩個表面上且分別與位于介質基片(1)兩個表面上的兩個T形分支(6)的平衡輸出端口(91)、(92)連接，在微帶地面(22)與對稱振子天線的振子之間連接有起平衡-不平衡變換器作用的漸變線(7)。
2.根據權利要求1所述的雙向多頻集成天線，其特征在于介質基片(1)直立于金屬地平面(4)上，且微帶地面(22)與金屬地平面(4)連接。
3.根據權利要求1或2所述的雙向多頻集成天線，其特征在于漸變線平衡-不平衡變換器分別設在連接于T形分支(6)與對稱振子天線的振子之間且該漸變線平衡-不平衡變換器(7)的兩端分別與T形分支(6)的不平衡端口及對稱振子天線振子連接。
4.根據權利要求1或2所述的雙向多頻集成天線，其特征在于漸變線平衡-不平衡變換器設在微帶地面(22)與T形分支(6)的平衡輸出端口之間且該漸變線平衡-不平衡變換器的兩端分別與微帶地面(22)及T形分支(6)的平衡輸出端口連接。
5.根據權利要求1或2所述的雙向多頻集成天線，其特征在于在微帶傳輸線(21)設有調諧片(23)。
全文摘要
本發明公開了一種雙向多頻集成天線，它包括介質基片和T形分支，介質基片的兩個表面分別設有微帶傳輸線、微帶地面和至少兩副對稱振子天線，T形分支的不平衡輸入端口連接微帶傳輸線和微帶地面，T形分支的平衡輸出端口連接對稱振子天線中的一個對稱振子天線，T形分支的另一平衡輸出端口連接另一個對稱振子天線，位于介質基片的兩個表面上成對振子與位于介質基片兩個表面上的兩個T形分支的平衡輸出端口連接，微帶地面與對稱振子天線的振子之間通過漸變線連接。本發明具有一體化多頻多模式雙向輻射特點，具有更小的結構尺寸，更適合室內使用，還具有成本低、加工簡單，易于大批量生產。
文檔編號H01Q13/08GK1851981SQ20061004038
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月19日 優先權日2006年5月19日
發明者蒯振起, 洪偉, 周健義, 趙嘉寧 申請人:東南大學, 南京東大寬帶通信技術有限公司