专利名称：双向多频集成天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于无线通信、信息广播、侦测、电子对抗等领域的天线，尤其涉及一种适合在多频多模式共存的通信系统中使用的双向多频集成天线。
背景技术：
适当的天线方向图形式对通信系统的性能起着重要的作用。通常在无线系统中使用的天线多为单方向性定向辐射和方位面全向辐射的天线，但在特殊的环境下需要双向辐射的天线实现能量的合理分布和抑制干扰。现在常用的双向天线主要由全向天线组成阵的方法(如二元阵)和两相同的单方向性定向辐射天线背靠背架设的方法来实现。这两种方法都是用相同的天线通过机械组合实现的。它们都有体积大的缺点，在室外环境或对空间体积没有特别限制的场合尚可使用，在室内环境或空间受限的场合则基本无法使用。另外，因为它们是由相互独立的单一天线组合而成，所以都只能在一个频段上实现双向天线辐射性能，不能在一个天线里实现多频多模式工作，使上述天线在应用上受到了限制。随着通讯技术的不断发展，室内通讯的应用越来越多，不同频段、不同模式的通讯系统共存的场合也越来越多。因此需要有一种新的方法来实现体积小、可多频工作的双向天线。
发明内容
本发明提供一种体积小的双向多频集成天线，本发明实现一体化多频多模式双向辐射特性的同时，具有更小的结构尺寸，更适合室内使用，还具有成本低，加工简单，易于大批量生产的特点。
本发明采用如下技术方案一种在通讯系统中使用的双向多频集成天线，包括介质基片，在介质基片的两个表面分别设有微带传输线、微带地面和至少两副对称振子天线，在微带传输线和微带地面的另一端分别连接有T形分支且分别与T形分支的不平衡输入端口连接，上述每一副对称振子天线中的一个对称振子天线与T形分支的平衡输出端口连接，另一个对称振子天线与T形分支的另一平衡输出端口连接，组成对称振子天线的任意一对振子分别位于介质基片的两个表面上且分别与位于介质基片两个表面上的两个T形分支的平衡输出端口连接，在微带地面与对称振子天线的振子之间连接有渐变线平衡-不平衡变换器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1.与用相同的定向天线通过背靠背安装方式组成的双向天线比，本发明的天线具有很小的体积，因而特别适合空间受限制的场合应用，如室内环境、隐蔽环境下应用。
2.与用全向天线组阵的方法实现的双向天线及用相同的定向天线通过背靠背安装组成的双向天线相比，本发明的天线除实现双向辐射特性外，还具有可实现多频带多模式工作的优点，以往的方法只能实现单一频带工作。
3.本发明的天线具有方便控制双向波束辐射方向的优点，不需增加任何电路，只要辐射单元稍做调整即可实现双向波束端射或边射的变化。背靠背式的双向天线无法实现此功能；一般的两相同全向天线组阵的双向天线，实现边射需要额外增加部件，增大体积的同时增加了天线的成本和结构复杂性。
4.本天线馈电结构简单，馈电、功分、平衡-不平衡电路与天线一体化设计，通过一根电缆直接馈电即可实现单频或多频工作。
5.整个天线的各部分结构简单，全部利用简单而成熟的工艺生产，成本低、精度高、重复性好，适合大批量生产。
图1是介质基片上双向天线的电路结构。
图2是双向多频集成天线主视图。
图3是双向多频集成天线左视图。
图4是双向多频集成天线俯视图。
图5是双向多频集成天线立体图。
图6是双向多频天线的双频天线电路结构。
图7是双向多频天线的双频天线另一种电路结构。
图8是双向多频天线实现边射特性的天线电路结构。
图9是双向多频天线的实测H面方向图。
图10是双向多频天线的实测E面方向图。
图11是双向多频天线的实测S11特性。
具体实施例方式
实施例1一种在通讯系统中使用的双向多频集成天线，包括介质基片1，在介质基片1的两个表面分别设有微带传输线21、微带地面22和至少两副对称振子天线3，在微带传输线21和微带地面22的另一端分别连接有T形分支6且分别与T形分支6的不平衡输入端口连接，上述每一副对称振子天线中的一个对称振子天线与T形分支的平衡输出端口连接，另一个对称振子天线与T形分支的另一平衡输出端口连接，组成对称振子天线的任意一对振子分别位于介质基片1的两个表面上且分别与位于介质基片1两个表面上的两个T形分支6的平衡输出端口连接，在微带地面22与对称振子天线的振子之间连接有渐变线平衡-不平衡变换器。上述介质基片1直立于金属地平面4上，且微带地面22与金属地平面4连接。上述渐变线平衡-不平衡变换器可以至少有两种实现方式，其一是渐变线平衡-不平衡变换器分别设在连接于T形分支6与对称振子天线的振子之间且该渐变线平衡-不平衡变换器7的两端分别与T形分支6的不平衡输入端口及对称振子天线振子连接；其二是渐变线平衡-不平衡变换器设在微带地面22与T形分支6的平衡输出端口之间且该渐变线平衡-不平衡变换器的两端分别与微带地面22及T形分支6的平衡输出端口连接。本实施例还在微带传输线21设有调谐片23。
本发明用于实现双向多频辐射的天线包括一块微带介质基片1，在微带介质基片1上的馈电电路2及至少两副对称振子天线3，带有馈电电路2和振子天线3的微带介质基片1置于金属接地面4上，同轴电缆5穿过金属接地面4，同轴电缆5的内导体51与微带介质基片1上馈电电路2的输入端微带传输线21连接，同轴电缆5的外导体52同时与微带介质基片1上馈电电路2的输入端微带地面22和金属接地面4连接，根据需要也可以不使用金属接地面4，而使外导体52仅与输入端微带地面22直接相连，在微带介质基片1的上、下表面有微带传输线21和微带地面22，通过T形分支6将信号能量一分为二，两个分支分别经过两个相同结构的渐变线平衡-不平衡变换器7将传输线从不平衡端8逐渐变换到传输线平衡端9(平衡-不平衡变换器也可以在输入馈电电路2上实现，即在信号能量一分为二之前实现)，在各分支的平衡传输线端9及其后续延长线上至少各接有一副对称振子天线3，对称振子的两个臂31、32分别在微带介质基片1上传输线平衡端9的上、下两个面的条带91、92上并垂直于渐变线平衡-不平衡变换器7，为减小天线尺寸，振子臂31、32末端可以做90度折叠33、34，在微带传输线21上还可根据需要增加调谐片23，通过改变调谐片23在微带传输线21上的位置和大小可以方便地调节天线的驻波特性，微带介质基片1和其上的馈电电路2和对称振子天线3置于天线罩10之内以得到防护。
实施例2一种工作在WLAN 802.11b/g频带的双向天线如图5所示，天线的微带介质基片及其上面的馈电电路和印刷天线如图1。介质基片选用了厚度为1mm的介电常数为2.65的玻璃纤维-聚四氟乙烯双面敷铜板。信号馈入点的连接方式为同轴电缆5的内导体51与馈线输入端21连接，同轴电缆5的外导体52与馈线输入端微带地面22连接，同时也与金属接地面4焊接在一起，以保证良好的接地性能，见图1、图2、图4及图4，天线罩10用于保护天线和起美化作用。方向图及表示端口回波损耗的S11频响特性测试结果见图9、图10及图11。
实施例3一种双向双频双模天线的馈电及振子结构如图6所示。在微带介质基片1上有馈电电路2、两组工作于不同频率的振子天线(共4副)H(2副)、L(2副)、T形分支6、平衡-不平衡变换器7，频率高的一组振子天线H置于频率低的一组振子天线L之间，同样低频率一组天线振子臂的末端可做90°的折叠33、34，以减小天线尺寸，平衡-不平衡变换器7也可采用图7所示结构在T形分支前的总馈线上实现，两个频带的信号可通过一根同轴电缆由21、22处对天线进行馈电。天线与同轴电缆5、金属接地面4的连接方法与实施例1的方法相同，天线置于天线罩10之内，也与实施例1相同。该方法可使相差一定间隔的两个频段的天线集成在一起同时实现双频双模的双向辐射特性，类似地可扩展用于多个频段构成多频多模的双向天线。
实施例4实施例2和实施例3双向天线的两个辐射方向均是与微带介质基片1垂直的(与单元连线垂直)，实施例4给出了另外一种结构使双向天线的两个辐射方向能与微带介质基片1平行，这种结构使双向天线配置更灵活，适合在对空间位置有约束的狭窄空间场合应用，形成沿辐射方向扁平的天线。一种通过使振子颠倒排列反相的方法使双向波束沿着与微带介质基片1平行(阵元连线)的方向辐射的双向天线包括有辐射振子支撑介质如微带介质基片1、馈电电路2、平衡-不平衡变换器7和至少两副振子3，振子间距为二分之一工作波长，天线由同轴电缆5直接馈电，其馈电电缆与天线输入端的连接方法与实施例1相同，天线置于天线罩的保护之内，微带介质基片1上的馈电电路2、辐射单元3、T形功分6、平衡-不平衡变换器7如图8所示。
权利要求
1.一种在通讯系统中使用的双向多频集成天线，包括介质基片(1)，其特征在于在介质基片(1)的两个表面分别设有微带传输线(21)、微带地面(22)和至少两副对称振子天线(3)，在微带传输线(21)和微带地面(22)的另一端分别连接有T形分支(6)且分别与T形分支(6)的不平衡输入端口连接，上述每一副对称振子天线中的一个对称振子天线与T形分支的平衡输出端口(9)连接，另一个对称振子天线与T形分支的另一平衡输出端口(9)连接，组成对称振子天线的任意一对振子分别位于介质基片(1)的两个表面上且分别与位于介质基片(1)两个表面上的两个T形分支(6)的平衡输出端口(91)、(92)连接，在微带地面(22)与对称振子天线的振子之间连接有起平衡-不平衡变换器作用的渐变线(7)。
2.根据权利要求1所述的双向多频集成天线，其特征在于介质基片(1)直立于金属地平面(4)上，且微带地面(22)与金属地平面(4)连接。
3.根据权利要求1或2所述的双向多频集成天线，其特征在于渐变线平衡-不平衡变换器分别设在连接于T形分支(6)与对称振子天线的振子之间且该渐变线平衡-不平衡变换器(7)的两端分别与T形分支(6)的不平衡端口及对称振子天线振子连接。
4.根据权利要求1或2所述的双向多频集成天线，其特征在于渐变线平衡-不平衡变换器设在微带地面(22)与T形分支(6)的平衡输出端口之间且该渐变线平衡-不平衡变换器的两端分别与微带地面(22)及T形分支(6)的平衡输出端口连接。
5.根据权利要求1或2所述的双向多频集成天线，其特征在于在微带传输线(21)设有调谐片(23)。
全文摘要
本发明公开了一种双向多频集成天线，它包括介质基片和T形分支，介质基片的两个表面分别设有微带传输线、微带地面和至少两副对称振子天线，T形分支的不平衡输入端口连接微带传输线和微带地面，T形分支的平衡输出端口连接对称振子天线中的一个对称振子天线，T形分支的另一平衡输出端口连接另一个对称振子天线，位于介质基片的两个表面上成对振子与位于介质基片两个表面上的两个T形分支的平衡输出端口连接，微带地面与对称振子天线的振子之间通过渐变线连接。本发明具有一体化多频多模式双向辐射特点，具有更小的结构尺寸，更适合室内使用，还具有成本低、加工简单，易于大批量生产。
文档编号H01Q13/08GK1851981SQ20061004038
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者蒯振起, 洪伟, 周健义, 赵嘉宁 申请人:东南大学, 南京东大宽带通信技术有限公司