高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及全向天線領域，特別是涉及一種高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線。
【背景技術】
[0002]天線對空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，這就是天線的方向性。根據方向性的不同，天線有全向和定向兩種。
[0003]全向天線，即在水平方向圖上表現為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。全向天線在移動通信系統中一般應用與郊縣大區制的站型，覆蓋范圍大。
[0004]現有的全向天線主要有以下方式及特點:
[0005]1、現有的全向天線能夠達到在水平面全向方向圖，通過共軸的多元陣來獲得天線的高增益，如CO-CO天線、富蘭克林天線，串饋同軸振子陣等，但難以控制輻射單元的幅度和相位，在垂直面上不能按需要賦形，因而難以解決天線在地平線下的負角輻射(減少地面多路徑反射)以及減小地平線上的頂空盲區；
[0006]2、常規的功分網絡設計為平面結構，多個水平全向的單元在垂直面通過功分網絡連接，這種形式的功分網絡結構復雜，并且往往會因為徑向面較大影響天線的在水平面軸對稱全方向性。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線，采用柱狀的功分網絡設計與天線的簡潔的柱狀外形結構設計的統一，滿足天線多點安裝架設要求和惡劣環境適應性要求。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線，它包括饋電網絡和輻射單元。
[0009]所述的饋電網絡包括用于檢測天線輻射信號的定向耦合器和用于控制天線陣列中各個振子單元的幅度與相位的一分多功分網絡，所述的定向耦合器的射頻信號輸入端與射頻信號輸入接口連接，定向耦合器的射頻信號輸出端與功分網絡的射頻信號輸入端連接，一分多功分網絡的多個輸出端通過多個射頻輸出端口分別與多個振子單元連接，功分網絡為由多個徑向輻射型功分器級聯組成的徑向輻射型功分網絡。
[0010]所述的輻射單元由多個振子單元和支撐金屬管組成，多個振子單元固定在支撐金屬管的外壁上，多個振子單元在支撐金屬管上級聯形成直線振子陣列。
[0011]所述的饋電網絡插入安裝在支撐金屬管內。
[0012]所述的定向耦合器包括主饋線和副饋線，主饋線的射頻輸入端與射頻信號輸入接口連接，主饋線的射頻輸出端與功分網絡的射頻信號輸入端連接，副饋線的一端為用于檢測射頻信號功率的耦合端，副饋線的另一端為與隔離電路連接的隔離端。
[0013]所述的隔離電路包括隔離電阻，所述的隔離電阻的阻值為50Ω。
[0014]所述的功分網絡由多個一分二和一分三徑向福射型功分器級聯而成。
[0015]所述的振子單元包括上半振子臂、下半振子臂和支撐金屬管，上半振子臂和下半振子臂均固定在支撐金屬管的外壁上，上半振子臂和下半振子臂之間設置有同軸饋電端口，同軸饋電端口的一端設置在支撐金屬管的內部與饋電網絡的一個射頻輸出端口連接，同軸饋電端口的另一端與下半振子臂的饋電點連接。
[0016]所述的上半振子臂的長度為λ/4，所述的上半振子臂的外導體電流與內導體電流在開路點處反相。
[0017]所述的下半振子臂的長度為λ/4，所述的下半振子臂的外導體電流與內導體電流在饋電點處反相。
[0018]所述的支撐金屬管的內徑為35mm?40mm，所述的上半振子臂和下半振子臂為直徑相同、高度相同的圓柱形振子臂。
[0019]它還包括天線罩、天線罩頭和天線基座，所述的天線罩的一端與天線罩頭連接，另一端與天線基座連接，天線基座上設置有射頻信號輸入接口。
[0020]它還包括避雷針和障礙燈，所述的避雷針和障礙燈設置在天線罩上。
[0021]它還包括多個防護套，所述的防護套分別套在多個振子單元上。
[0022]本實用新型的有益效果是:
[0023]I)本實用新型中的饋電網絡由定向耦合器和功分網絡組成，該功分網絡為徑向輻射型功分網絡，包括多個徑向輻射型一分二和一分三功分器。該饋電網絡具有功分比設計靈活、結構緊湊、性能穩定、功率損耗低、結構簡單、體積小、成本低、便于量產等特點。
[0024]2)本實用新型中的振子單元主要由上半振子臂、下半振子臂和支撐金屬管管組成，結構小巧簡單、成本低、可靠性高。上半振子臂外導體電流與內導體電流在開路點處反相，下半振子臂的外導體電流與內導體電流在饋電點處反相，可實現將多個振子單元級聯形成多個振子單元的直線柱狀陣列，各個振子單元間的電流相互不影響。支撐金屬管的內徑較大，可直接將全向天線中的饋電網絡安裝在支撐金屬管內，做到振子單元與饋電網絡一體化。
[0025]3)本實用新型提出的全向天線，采用振子單元和饋電網絡一體化設計方案，水平面內具有軸對稱的全向方向圖，是一種多振子單元、高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線。可在確保天線高增益的同時，保證了水平的全向性。其垂直面的方向圖可按需求賦形設計，可有效解決天線在地平線下的負角輻射、減少地面多路徑反射以及減小地平線上的頂空盲區。
[0026]4)本實用新型采用結構小巧簡單、成本低、可靠性高的徑向同軸功分器級聯的饋電網絡放在輻射單元內部空間，避免了饋電網絡結構對輻射單元的遮擋，同時該全向天線不用額外地增加饋電網絡的放置位置，兼顧了電性能和結構設計，滿足了天線安裝架設和惡劣環境適應性要求。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線的結構示意圖；
[0028]圖2為本實用新型中饋電網絡的原理框圖；
[0029]圖3為本實用新型中饋電網絡的連接示意圖；
[0030]圖4為本實用新型中輻射單元的結構示意圖；
[0031]圖5為本實用新型中振子單元的結構原理圖；
[0032]圖6為本實用新型中輻射單元的剖視圖；
[0033]1-支撐金屬管，2-上半振子臂，3-下半振子臂，4-同軸饋電端口，5-饋電點，6-防護套，7-開路點，8-振子單元，9-饋電網絡，10-天線罩，11-天線罩頭，12-天線基座。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。
[0035]如圖1所示，高增益、垂直面賦形寬帶相控陣全向天線，它包括饋電網絡9、輻射單元、天線罩10、天線罩頭11和天線基座12。所述的饋電網絡9和輻射單元設置在天線罩10內，饋電網絡9設置在輻射單元的支撐金屬管I內。饋電網絡9的射頻信號輸入端與天線基座12上的射頻信號輸入接口連接。天線罩10的一端與天線罩頭11固定連接，另一端與天線基座12固定連接。
[0036]本實用新型還可配置避雷針和障礙燈，所述的避雷針和障礙燈安裝在天線罩10上。
[0037]如圖2所示，所述的饋電網絡9包括用于檢測天線輻射信號的定向耦合器和用于控制天線陣列中各個振子單元的幅度與相位的一分多功分網絡，所述的定向耦合器的射頻信號輸入端與射頻信號輸入接口連接，定向耦合器的射頻信號輸出端與功分網絡的射頻信號輸入端連接，一分多功分網絡的多個輸出端通過多個射頻輸出端口分別與多個振子單元8連接，功分網絡為由多個徑向輻射型功分器級聯組成的徑向輻射型功分網絡。
[0038]所述的定向耦合器包括主饋線和副饋線，主饋線的射頻輸入端與射頻信號輸入接口連接，主饋線的射頻輸出端與功分網絡的射頻信號輸入端連接，副饋線的一端為用于檢測射頻信號功率的耦合端，副饋線的另一端為與隔離電路連接的隔離端。
[0039]所述的隔離電路包括隔離電阻，所述的隔離電阻的阻值為50 Ω。
[0040]所述的功分網絡由多個一分二和一分三徑向福射型功分器級聯而成。
[0041]如圖3所示，圖3為饋電網絡的一個實施案例。在該實施方案中，功分網絡為一分十四徑向輻射型功分網絡，一分十四功分網絡由五個一分二功分器和四個一分三功分器級聯組成。
[0042]所述的一分十四功分網絡包括一分二功分器A、一分二功分器B、一分二功分器C、
一分二功分器D、一分二功分器E、一分三功分器A、一分三功分器B、一分三功分器C和一分三功分器D。
[0043]—分二功分器A的輸入與定向親合器主線路的輸出端連接，一分二功分器A的一個輸出與一分二功分器B的輸入連接，一分二功分器A的另一個輸出與一分二功分器C的輸入連接。
[0044]—分二功分器B的一個輸出與一分二功分器D的輸入連接，一分二功分器B的另一個輸出與一分二功分器E的輸入連接。
[0045]—分二功分器C的一個輸出與一分三功分器C的輸入連接，一分二功分器C的另一個輸出與一分三功分器D的輸入連接。
[0046]—分二功分器D的一個輸出與一分三功分器A的輸入連接，一分二功分器D的另一個輸出與一分三功分器B的輸入連接。
[0047]一分二功分器E的一個輸出與射頻輸出端口 7連接，一分二功分器E的另一個輸出與射頻輸