专利名称：一种天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种谐振式天线，特别是一种由有源天线单元和与二次装置的组合的天线。本发明包括带有边环的反射背腔，设于反射背腔前的馈源和设于馈源前端的反射器，以及与馈源相匹配的馈线。
背景技术：
针对不同的使用领域，现有技术中有多种天线，如振子类的线天线和带有反射面的面天线。一般来讲，工作频率较低的场合多使用线天线，而对于工作频率较高的场合多采用抛物面天线。近年来由于技术的发展，其通讯工作频率多趋向更高频率，例如现采用的通讯设备的工作频率常在数百MHZ到3GHZ。在这一工作频段对线天线来讲其频率过高，使天线效率变差，但对于面天线而言，其工作频又太低，天线的效率也不理想。在现有技术中缺少高性能的适用于300MHZ～3GHZ工作频率设备的天线。
在上一世纪六十年代初发展起来一种新型的背腔反射天线，这种天线由带有边环的反射背腔，设于反射背腔前的折合振子的馈源，以及设于馈源前端的反射器构成。在现有技术的背射天线中，其馈源多为八木天线结构，或者振子天线结构，或者齿形结构，或者螺旋结构等(参见《移动天线系统手册》P365～367，藤本共荣J.R.詹姆斯著，杨可忠井淑华译，人民邮电出版社1999年版)。背射天线虽具有高增益、高口径利用系数、低副瓣和高前后比的优点，但其结构以及制造和方案安装固定相对较为复杂，而且其抗风性能较差，另外其增益仍较低。
现代无线通讯设备，特别是工作频率在数百MHZ到数GHZ的设备所用的天线多使用面天线。这类天线除效率低外，还具有天线结构复杂，特别是馈源结构更为复杂的不足。中国实用新型专利02224556.1公开了一种用于解决现有抛面天线馈源结构复杂的问题，用印刷电路技术把有源对称振子、无源反射器和开路支补偿微带带巴伦(匹配环)的，及用光刻腐蚀在双面覆铜介质板的面、及由微带传输线和微带开路传输线的微带等组成的天线。但由于抛面天线在数百M到3GT作频段效果本身较差，其效果仍不理想，且其阻抗的匹配仍显的较为复杂。
近年来出现的小灵通通讯设备采用了鞭状天线阵，这类天线除结构复杂外，其辐射方向单一，造成其覆盖方式单一，在现代高楼林立的城市使用时，不同高度处的辐射强度不一，因此其使用效果较差。而且这种天线加设时对抗风要求也较高。
发明内容
本发明提供一种结构相对简单，安装固定较为容易，有匹配较为简单，同时具有较高增益的天线，特别是一种适合于数百M到3G工作频段的天线，如小灵通或类似的通讯器材使用的天线。
本发明的天线，是在带有边环的反射背腔前端设置园环天线为馈源，在馈源前端设置有反射器。本发明的反射背腔可以为一圆形形状，也可以为矩形形状。经试验及相关测试表明，当本发明的背腔为矩形形状时特别适用于作为小灵通基站天线。
本发明基本参数符合现有背射天线的要求，其基本参数如下天线前反射器与馈源间距离和馈源至背腔距离为λ/2～λ，天线的前反射器直径为λ/π(注λ为天线中心频率的波长，以下相同)，天线背腔的边环宽度为λ/4，如天线的背腔为圆形时，其直径取值范围在2λ～4λ。
本发明由于采用了园环天线为其馈源，根据理论分析表明，圆环天线的增益要高于折合振子天线等馈源0.8dB。其次，园环天线还具有适用频带宽，易于进行匹配等优点。因此本发明具有较好的效果，同时由于采用带有边环的背反射腔，使其综合了现有的背射天线和圆环天线的优点，既有效的克服了园环天线抗干扰差的不足，同时较现有技术具有更高的增益，高的口径利用系数和低副瓣特性。另一方面本发明的天线还可有较小的体积，特别是天线的轴线方向尺寸较小，使其受风力矩变的较小。除此之外，本发明还具有结构简单，成本低，维修安装更为方便的优点，而且其辐射方向可以通过天线法线角度的调整改变，因此更适用于城市通讯设备使用。
附图1为本发明的一个实施方式的示意图，附图2为附图1的右视图，附图3为本发明的第二种实施方式的示意图，附图4为对附图4的实施例实测的电压驻波比图，附图5为对附图4给出的天线结构进行实测所得驻波系数图相对应的Smith圆图，附图7和附图6分别为对附图4的实施例实测所得天线辐射强度方向图，其中附图7为水平方向图，附图6为垂直方向图。
具体实施例方式
本发明以下结合附图详细解说本发明的第一个实施例由附图1给出，其中1为天线的前反射板，2为园环馈源(参见图2)，3为反射背腔，4为馈接部分。在本实施例中天线部件中前反射板间距离是λ/2，馈源的园环直径为λ/π，边环宽度为λ/4，在本实施例中背腔的直径为2λ，天线的中心频率为1905MHZ，从所给出的附图还可见，其结构极为简单。
附图1所示的实施例在800M～4G波段内，其实测增益可接近16dB，其水平方向图3dB方向夹角为40度，其天线口径效率较标准喇叭天线或抛面天线要高20～40％。实测还表明，其带宽可达10％，而且其输入阻抗可以很方便地调到50Ω，驻波系数在10％带宽范围内为1.06～1.25；而在5％带宽范围内可小于1.1。
在与电视发射台相距50公里的试验地用现有技术与该实施例进行对比使用测试，两地间为丘陵地带，接收中心频率为514MHZ的18频道的电视节目。使用两付高增益的十八单元UHF八木天线为接收天线时，接收信号场强为47dB，效果不理想，图象有明显的噪波信号和重影。当采用本发明的天线后，接收信号的强度为52dB，其噪波信号基本上看不到，而且无重影现象。
附图4是本发明的第二个实施例的结构示意图，其结构与图1结构基本上是相同的。但其背腔为一矩形，矩形长宽比为1λ×2λ，圆环馈源的直径为λ/π，前反射器距馈源距离为λ/4，馈源至背腔距离为λ/4。本实施例的中心频率为1905MHZ。需要说明的是由于受加工制造的限制，天线各部尺寸实际误差较大，以上所列的相关几何尺寸仅为名义值。
对本实施例实施在1890～1920MHZ内实测的驻波系数及阻抗图见附图5，与驻波系数图相对应的Smith圆图见附图6，其实测数据见表1。
通过实测可知，本实施例在中心频率处其电压驻波比为1.064；水平方向增益下降3dB的波瓣宽度为65度，垂直为38度。测试还表明在整个工作频段配接驻波比小于1.2，表明本发明是一种品质非常好的天线。
本发明的第二个实施例用于作为小灵通基站天线的对比试验小灵通工作频率为1890MHZ～1920MHZ。用本实施例置换原所用的小灵通3信道的基站天线，与相邻区域的，且根据历史记录表明两区域日通话量相差不大的，鞭状的小灵通3信道基站天线进行了对比实验。实验表明本发明的日通话量高于对比天线7.5～50％。试验中还发现，采用本发明后能明显的改善小灵通信号盲区，增加弱区信号强度，明显改善通话的质量。同时因本发明的天线为一定向天线，它可以通过多种方式调整辐射方向，因此其效果远优于现有技术。对比试验的统计参数见表2。且用7信道的小灵通天线时，其使用结果与3信道天线相同。
考虑到本发明的实施例制造精度的影响，可以预测，如果制造技术更好一点，其几何精度高一些，本发明的天线品质将会更好。
权利要求
1.一种天线，包括带有边环的反射背腔，设于反射背腔前的馈源和设于馈源前端的反射器，以及与馈源相匹配的馈线，其特征在于馈源为一园形天线。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于反射背腔为一矩形。
全文摘要
本发明涉及一种带有边环的反射背腔，设于反射背腔前的馈源和设于馈源前端的反射器，以及与馈源相匹配的馈线的谐振式天线。本发明的天线是在带有边环的反射背腔前端设置圆环天线为馈源，其反射背腔可以为一圆形形状，也可以为矩形形状。经试验及相关测试表明，当本发明的背腔为矩形形状时特别适用于作为小灵通基站天线。
文档编号H01Q19/00GK1514513SQ03134488
公开日2004年7月21日 申请日期2003年7月25日 优先权日2003年7月25日
发明者张金生, 常蓬彬, 李柏年 申请人:兰州大学