一種側饋寬頻帶套筒天線的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及工程實際應用的一種新型結構套筒天線，屬于天線領域。
【背景技術】
[0002] 套筒單極子天線基于其本身特有的結構簡單、重量相對較輕、方向圖穩定等優點， 作為一種寬頻帶天線已經被廣泛應用于現代通信及遙感系統中。在實際應用中，套筒單極 子天線通常與其他頻段的天線共形來共同實現雙頻段或者多頻段信號的收發。然而，雖然 傳統的套筒天線一定程度上拓寬了帶寬，但即便如此，傳統套筒天線在VSWR<8的情況下， 其倍頻程也只有4 :1，此外，該天線高度一般都不小于帶內低頻波長的四分之一。
[0003] 并且，傳統的套筒天線是通過外筒接大地板，振子接饋電點，控制振子高度和外筒 高度來保證振子天線的虛擬饋電處電流僅有微小變化，使得天線的阻抗在一定頻帶內變化 幅度不大，從而保證寬頻帶特性。但是由于傳統套筒天線結構上的不連續性，通常情況下， 其電壓駐波比（VSWR)帶寬通常滿足小于2. 5或者3,而在電壓駐波比VSWR<2的時候，帶寬 通常很窄，并且對大地板有很強的依賴性。
[0004] 提高套筒天線的帶寬與縮短天線尺寸一直也是天線研究人員研究的難題，近年來 人們提出了一些方法來提高套筒天線帶寬。 陽0化]文獻1張健蠢；傅光，改進型套筒單極子天線的設計，化ina Academic Journal Electronic Publishing化use;通過在套筒內加入介質材料，調節介質厚度來減小駐波 比，頻帶內VSWR<3 W下，可實現2. 48 :1倍頻，然而結構相對過于復雜，不利于工程實現。
[0006] 文獻2劉楠楠；袁斌；彭天吳；郎少波；劉挪，一種提高套筒天線寬帶匹配特性的 新方法，電子技術研發 Electronics R&D. 10. 3969/j. issn. 1000-0755. 2015. 01. 002 ;通過 在套筒端部加載的方法來在頻帶內VSWR<1. 5 W下，實現1. 8 :1倍頻，然而該套筒天線整體 高度在0. 5個波長左右，難W實現小型化的要求。
[0007] 文獻 3Yong-xia Zhang ;Zhi-ya Zhang ；Guang Fu, Long Yang. Research on A Novel Wide-Band Sleeve Antenna, IE邸 CONFERENCE PUBLICATIONS;化blication year:2014,化ge(s) :1-4 ;通過改變套筒天線外型和套筒加載的方法來實現展寬帶寬。在 VSWR<3 W下，實現4. 3 :1倍頻，并能獲得良好的方向圖特性，而且尺寸可W控制在帶寬內低 頻頻率的0. 178個波長。然而，該套筒天線需要理想無限大地板支撐，并且結構上過于繁 瑣，限制了工程實際之中難W應用。
[0008] 綜上所述，現有文獻未能給出一種簡潔有效的套筒天線結構來應用于工程實踐 中，本實用新型提出一種結構簡單，有限大地板上實現寬頻帶的實用套筒天線。
【發明內容】
[0009] 本實用新型所要解決的技術問題在于工程上一些手持天線的設計之中，通常需要 使用套筒天線和其他天線共形來實現在不同頻帶信號的收發。因此如何在有限大等效地板 上實現套筒天線性能滿足要求的同時，還要保證與其他天線之間的共形問題，是工程上急 需解決的一個難題。
[0010] 為了更好的將套筒天線應用于工程實際上，本實用新型提出一種高度不超過帶內 低頻四分之一波長并且有寬頻帶特性的側饋方式的套筒天線。
[0011] 本實用新型的技術方案是：包括套筒天線外筒1、套筒天線振子2和SMA同軸連接 頭3 ;套筒天線外筒1 一端封閉一端開口；在套筒天線外筒1上，沿與套筒天線外筒1軸線 相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒1內同軸設有套筒天線振子2,套筒天線振子2-端 與套筒天線外筒1封閉端相連接，另一端與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；套筒天 線外筒1開口端通過SM同軸連接頭3內忍與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；SM同 軸連接頭3外導體表面與手持天線模型的金屬接地外殼相連接。
[0012] 本實用新型的進一步技術方案是：所述套筒天線外筒1上開縫的縫隙大小為 0. 6mm〇
[0013] 本實用新型的進一步技術方案是：所述套筒天線外筒1封閉端到開縫處的高度為 h 1，開縫處到開口端之間的高度為h2。
[0014] 本實用新型的進一步技術方案是：所述h2/hl = 2. 56。 陽〇1引發明效果
[0016] 本實用新型的技術效果在于：傳統側饋套筒天線在同軸線的激勵下，套筒本身會 產生一感抗參數，一定程度上也會引起匹配性能變差，降低阻抗帶寬。為了降低傳統天線的 運種套筒本身帶來的感抗參數的影響，本實用新型則通過開縫的方式來等效在天線上加載 一容性元件，降低饋電點處的感抗的影響，來展寬天線帶寬。本實用新型在一Ξ模手機（在 一固定手機模型上加載多個天線W實現多頻段通訊，通常要求天線易于與手機結構相共 形）外殼接地的情況下，根據工程實際需要，采用對套筒進行饋電的側饋方式，通過套筒在 頂端與振子相連接，并在垂直于套筒軸線的方向開縫，成功實現了在1. 83 :1的倍頻程下， 實現VSWR<2。此外，本實用新型可W使得同軸線穿過振子，實現在套筒天線頂端用于其他天 線的饋電，有效的抑制了外部走線對于套筒天線的影響。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型套筒結構天線主視圖
[0018] 圖2為本實用新型套筒結構天線側視圖
[0019] 圖3為本實用新型套筒高度對VSWR的影響圖
[0020] 圖4為本實用新型套筒縫隙對VSWR的影響圖
[0021] 附圖標記說明：1-套筒天線外筒；2-套筒天線振子；3-SMA同軸連接頭；4-金屬接 地外殼。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施實例，對本實用新型技術方案進一步說明。
[0023] 1、請參考圖1和圖2,為本實用新型套筒天線結構示意圖。如圖1和圖2所示，Η =190mm出1 = 52mm ;h2 = 133mm ;D = 0. 6mm。本套筒天線外筒1放置在一手持天線的金 屬接地外殼4之上，其中金屬接地外殼4可等效為地，且并非天線本身結構的一部分。在 3處將金屬接地外殼開一圓孔，并將同軸線外壁與金屬接地外殼相連接，內忍相對于外徑伸 出4. 3mm的高度，并直接與套筒天線高度為h2部分的底面相連接。高度為hi的外筒與高 度為h2的外筒之間不相連接，它們之間縫隙高度為0. 6mm。而套筒天線直徑為6mm，高度為 Η的振子則直接連接在套筒高度為hi部分的中屯、處，實現由套筒外筒向套筒振子的饋電過 程。本實用新型之中主要通過調節h2/hl的比值與縫隙高度D來減少阻抗中虛部的影響， 進而體現為拓展了天線的阻抗帶寬，因此，hi、h2和D是對套筒天線VSWR起主要影響作用 的參數，如圖2和圖3所示。當外筒整體高度化l+h2的高度）不變時，外筒上半部分hi的 長度會影響套筒的工作頻段，hi在大于19mm時，在電壓駐波比小于2時才有工作帶寬。增 大hi的值，天線電壓駐波比VSWR會變寬，而當hi大于132mm時，天線會失配，不能工作在 VSWR<2W下。在振子整體長度Η不變的時候，外筒縫長D會影響套筒的工作帶寬。當D = 0mm時，天線處于完全失配狀態，在VSWR<2 W下天線不能工作。當D = 0. 6mm時，天線處于諧 振狀態，在工作頻帶內能夠工作。當D繼續增大時，天線諧振點會偏移，天線工作帶寬會向 高頻偏移。在本天線結構中，h2/hl = 2. 56, hi = 52mm, D = 0. 6mm。當振子接地且振子直 徑足夠大時，振子中就可W穿過另一同軸線來確保在套筒天線頂端進行另一天線的饋電， 從而確保不用另外引接地線對套筒天線本身參數產生較大影響，還能保證天線結構簡單易 行。本套筒天線可W保證工作帶寬在370MHZ-678MHZ即1.83:1的倍頻程內實現VSWR<2。
[0024] 本實用新型通過側饋的方式，使得該天線的電流分布與振子天線的分布相類似。 由半波振子天線的電流分布公式可知， 陽0巧]
[00%] 通過側饋的方式，當整個天線高度從4到變化時，套筒天線自身的虛擬饋點位 斗 2 置的電流只有微小變化，因此套筒天線相比于普通的振子天線的帶寬要寬很多。
[0027] 本實用新型目的是運樣實現的，將傳統側饋方式的套筒天線的外筒通過沿垂直于 套筒軸線方向將外筒分割為上下兩個部分，下半部分外筒經由同軸線內忍饋電，而上半部 分外筒則與套筒振子相連接。而振子則與地板相連接，從而等效接地，確保振子中間可W有 同軸線穿過，方便在套筒天線頂端與其他天線相共形，而外筒通過開縫的方式，則可W等效 加載的方式來拓展天線帶寬（如圖所示），最終可W確保在370MHZ-678MHZ內實現VSWR<2 的寬帶匹配。
[0028] 其中，本實用新型中與普通套筒天線相比，采用在外筒底端使用同軸饋電的方式， 相對于普通套筒天線的饋電方式，能夠降低大約0. 2個波長的天線高度。而此饋電方式的 套筒天線，寄生感抗會增加，而通過在外筒沿垂直于套筒軸線方向開縫的方式，增加天線自 身的容抗，使得天線在工作頻帶內產生諧振，提高頻帶內的帶寬。
【主權項】
1. 一種側饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，包括套筒天線外筒（1)、套筒天線振子（2) 和SMA同軸連接頭（3);套筒天線外筒（1) 一端封閉一端開口；在套筒天線外筒（1)上，沿 與套筒天線外筒（1)軸線相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒（1)內同軸設有套筒天線 振子（2)，套筒天線振子（2) -端與套筒天線外筒（1)封閉端相連接，另一端與手持天線模 型的金屬接地外殼相連接；套筒天線外筒（1)開口端通過SMA同軸連接頭（3)內芯與手持 天線模型的金屬接地外殼相連接；SMA同軸連接頭（3)外導體表面與手持天線模型的金屬 接地外殼相連接。2. 如權利要求1所述的一種側饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述套筒天線外筒（1) 上開縫的縫隙大小為〇. 6mm。3. 如權利要求1所述的一種側饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述套筒天線外筒（1) 封閉端到開縫處的高度為hl，開縫處到開口端之間的高度為h2。4. 如權利要求3所述的一種側饋寬頻帶套筒天線，其特征在于，所述h2/hl = 2. 56。
【專利摘要】本實用新型涉及一種側饋寬頻帶套筒天線，包括套筒天線外筒、套筒天線振子和SMA同軸連接頭；套筒天線外筒一端封閉一端開口；在套筒天線外筒上，沿與套筒天線外筒軸線相互垂直的方向上開縫；套筒天線外筒內同軸設有套筒天線振子，套筒天線振子一端與套筒天線外筒封閉端相連接,另一端與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；套筒天線外筒開口端通過SMA同軸連接頭內芯與手持天線模型的金屬接地外殼相連接；SMA同軸連接頭外導體表面與手持天線模型的金屬接地外殼相連接。通過開縫的方式來等效在天線上加載一容性元件，降低饋電點處的感抗的影響，來展寬天線帶寬。
【IPC分類】H01Q1/50, H01Q1/36
【公開號】CN205303665
【申請號】
【發明人】李建瀛, 馬一涵, 楊光偉, 齊洋瀟, 牛振起
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年9月30日