一种全向天线和全向天线阵列的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信天线技术领域，具体涉及一种全向天线和全向天线阵列。
【背景技术】
[0002]全向天线是指能在水平面实现360°均匀辐射的一类天线。此类天线被广泛用于移动通信中的基站天线，例如，在移动用户密度较低的市郊、农村地区，采用全向天线可以实现大范围的覆盖。此外，在安防和军用领域，全向天线也被广泛用于对信号的侦测和干扰。
[0003]随着移动通信技术日新月异的发展，目前各种制式并存的局面要求基站天线的带宽尽可能宽，能够覆盖较多的频段。例如，2G系统中的GSM 1800和GSM 1900频段分别为 1710 - 1880MHz 和 1850 - 1990MHz，3G 系统中的 CDMA-2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 覆盖了1920 - 2170MHzο 长期演进(LTE)系统，例如 LTE2300 和 LTE2500，使用了 2300 - 2400MHz 和2500 - 2690MHz的频段。如果要覆盖以上所述所有的频段(1.71GHz_2.69GHz)，天线就必须有44.5%的带宽。
[0004]现有的天线有的可以实现大带宽的要求，但是会增益较低，有的可能满足增益的条件，但是达不到规定的带宽。因此在当前的移动通信以及安防和军用领域中，对于高增益和高带宽的全向天线的需求越来越迫切。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种全向天线和全向天线阵列，以解决现有天线增益或者带宽不大，不能满足现实需求的问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种全向天线，该全向天线包括:介质基板以及第一全向福射单元；
[0008]第一全向辐射单元包括:主偶极子、寄生偶极子和金属底板；
[0009]主偶极子包括:印刷在介质基板一表面的第一金属片以及与介质基板垂直并插入第一金属片的第二金属片；
[0010]其中，第一金属片、寄生偶极子以及金属底板印刷在介质基板的一表面，第一金属片印刷在金属底板的前方，寄生偶极子印刷在第一金属片的前方。
[0011]可选地，全向天线还包括:第二全向辐射单元；
[0012]第二全向辐射单元与第一全向辐射单元的结构相同，且第二全向辐射单元的金属底板与第一全向辐射单元的金属底板连接在一起。
[0013]可选地，全向天线还包括:馈电网和馈电电缆；
[0014]馈电网包括:金属带和微带线，金属带印刷在介质基板的一表面；
[0015]第一金属片与金属底板通过一对金属带连接，一对金属带平行设置且一对金属带间有缝隙；
[0016]微带线印刷在介质基板另一表面的能够对应覆盖缝隙的位置；
[0017]金属底板上设置有馈电点；
[0018]馈电电缆以及微带线与馈电点连接，通过馈电点向微带线馈电并将能量耦合到金属带上，进而向第一全向福射单元和第二全向福射单元馈电。
[0019]可选地，馈电电缆的外皮焊接到印刷在介质基板一表面的金属底板上；
[0020]馈电电缆的内芯穿过馈电点与印刷在介质基板另一表面的微带线连接。
[0021]可选地，微带线包括:第一微带线、第二微带线与阻抗变换线；
[0022]第一微带线设在能够对应覆盖缝隙的位置，第一微带线的一端开路，另一端与阻抗变换线的一端相连；
[0023]阻抗变换线的另一端与第二微带线的一端相连；
[0024]第二微带线与馈电点处的馈电电缆的内芯相连。
[0025]可选地，第一全向辐射单元的第二微带线的长度与第二全向辐射单元的第二微带线的长度不相等。
[0026]可选地，主偶极子和寄生偶极子的尺寸分别为0.37 λ ,和0.23 λ L；
[0027]其中，λ L对应最低工作频率1.65GHz的波长。
[0028]可选地，介质基板为矩形，并且介质基板的介电常数为2.55，厚度为1.5mm。
[0029]可选地，第一金属片与金属底板的距离为12毫米，寄生偶极子与第一金属片的距离为5毫米；
[0030]缝隙的长度和宽度分别为:19毫米和1.2毫米。
[0031]此外，本发明还提供了一种全向天线阵列，该全向天线阵列包括:三个如本发明一个方面所述的全向天线；
[0032]三个全向天线在垂直面组成天线阵列，且三个全向天线的两两介质基板之间的夹角为120°。
[0033]本发明的有益效果是:1、本发明的这种全向天线包括:主偶极子和寄生偶极子，通过采用寄生偶极子，并将寄生偶极子印刷在主偶极子的第一金属片的前方，由寄生偶极子引入新的谐振模式，从而大大拓展本发明这种全向天线的带宽。其次，通过寄生偶极子可以减小该全向天线的不圆度，寄生偶极子起到了引向器的作用，可以让天线的波束更均匀，从而减小不圆度。2、本发明的全向天线中采用三维结构的主偶极子，即由印刷在介质基板上的第一金属片以及与第一金属片垂直的第二金属片形成三维结构的主偶极子，由于三维结构的主偶极子所占用的空间更大，Q值更小，因此能提供更大的带宽。3、本发明采用第二金属片垂直插入介质基板，并与介质基板上的第一金属连接在一起的方式构造三维结构的主偶极子加工制造简单、组装方便、成本低、并适合大批量生产，提高了全向天线的市场竞争力。
【附图说明】
[0034]图1是本发明一个实施例的一种全向天线的介质基板一表面不意图；
[0035]图2是本发明另一个实施例的一种全向天线的介质基板一表面不意图；
[0036]图3是图2所不的全向天线的介质基板另一表面不意图；
[0037]图4是图2所示的全向天线的结构示意图；
[0038]图5是本发明一个实施例的全向天线阵列的结构示意图；
[0039]图6是现有技术的天线阵列的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]本发明的核心思想是:针对现有技术中的天线不能同时满足高增益、大带宽需求的技术问题，本发明提出一种全向天线，通过使用三维结构的主偶极子以及引入寄生偶极子，大大拓展了天线的带宽，实现了 1.65GHz -2.76GHz频段内电压驻波比VSffR ^1.5 (VSWR, voltage standing wave rat1,电压驻波比)，该频段覆盖了 2G 系统中的 GSM 1800 和 GSM 1900 频段，3G 系统中的 CDMA-2000、WCDMA 和 TD-SCDMA 频段和 LTE 系统的LTE2300和LTE2500频段，非常适合移动通信基站使用。该全向天线在水平面的增益能够达到3dB到5.7dBo天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线的重要的参数之一，天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。
[0041]实施例一
[0042]图1是本发明一个实施例的一种全向天线的介质基板一表面不意图，参见图1，本发明实施例中全向天线包括:介质基板11以及第一全向辐射单元；
[0043]第一全向辐射单元包括:主偶极子、寄生偶极子15和金属底板12 ；
[0044]主偶极子包括:印刷在介质基板11 一表面的第一金属片13以及与介质基板11垂直并插入第一金属片13的第二金属片14 ；
[0045]其中，第一金属片13、寄生偶极子15以及金属底板12印刷在介质基板11的一表面，第一金属片13印刷在金属底板12的前方，寄生偶极子15印刷在第一金属片13的前方。这里的前方是以金属底板为参照，从图1可以看出在同一平面内(即x-z面)，第一金属片13在金属底板12的前方，寄生偶极子15在第一金属片13的前方。
[0046]本实施例中，全向天线的主偶极子是一个三维立体结构，通过采用三维立体结构的主偶极子使得本发明的这种全向天线的带宽更大，此外，该全向天线还包括寄生偶极子，寄生偶极子与主偶极子的第一金属片均印刷