一种宽带水平极化扇弧形全向天线的制作方法

本发明涉及天线领域，特别涉及一种宽带水平极化扇弧形全向天线。

背景技术：

1、宽带水平极化扇弧形全向天线是一种进行移动通信的支撑设备，随着移动通信的发展，要求天线的带宽越来越宽，以便对现有的资源进行有效地整合和利用，同时也为了降低运营成本和提高系统的容量，对全向天线而言，以往的全向天线只是单一的一种极化：垂直极化，这很显然已经满足不了现有的通信要求，因此在很多情况下需要增加另一种极化的全向天线：水平极化，随着科技的不断发展，人们对于宽带水平极化扇弧形全向天线的制造工艺要求也越来越高。

2、现有的宽带水平极化扇弧形全向天线在使用时存在一定的弊端，首先，天线的驻波带宽比较窄，驻波在1.5以下，驻波带宽实际上只有10％左右，虽然有时为了展宽这种带宽，在天线附近增加有寄生贴片，但驻波带宽展宽实际上不是很明显，只能提高2％左右，不利于人们的使用，还有，天线的方向图带宽也比较窄，主要体现在：交叉极化和不圆度指标随频率变化非常明显，尤其在高频处，天线的轴向交叉极化往往不到-8db，不圆度不到±4db，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种宽带水平极化扇弧形全向天线。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种宽带水平极化扇弧形全向天线，采用扇形和弧形相结合成一种阵子，在圆周上均匀放置这种的四个弧扇形振子，通过在hfss软件中不断优化这种扇弧形阵子臂的宽度和弧扇形阵子相互间的距离，扇弧形阵子中心到圆心的距离得到良好的性能指标，解决了常规的水平极化天线驻波带宽和方向图带宽都很窄的困难，可以有效解决背景技术中的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种宽带水平极化扇弧形全向天线，包括天线基材，所述天线基材上刻蚀有第一扇弧形阵子、第二扇弧形阵子、第三扇弧形阵子、第四扇弧形阵子与接地层，所述第一扇弧形阵子、第二扇弧形阵子、第三扇弧形阵子、第四扇弧形阵子与接地层通过光绘技术刻蚀在天线基材的一面位置，所述天线基材为fr板与聚四氟板其中的一种，所述天线基材的另一面刻蚀有常规的馈电耦合巴伦与一分四的合成网络。

5、作为本申请一种优选的技术方案，所述第一扇弧形阵子、第二扇弧形阵子、第三扇弧形阵子、第四扇弧形阵子、接地层、天线基材制成水平极化扇弧形全向天线，所述水平极化扇弧形全向天线采用的是扇形和弧形相结合的弧扇形振子，且在圆周上均匀放置这种的四组弧扇形振子。

6、作为本申请一种优选的技术方案，所述水平极化扇弧形全向天线有两种设计，第一种为单个扇弧形阵子的驻波宽带设计，第二种为四个扇弧形阵子的总体设计。

7、作为本申请一种优选的技术方案，第一种单个扇弧形阵子的驻波宽带设计中，对于每个扇弧形阵子，在与50ω阻抗的匹配设计中，设计如下几个变量参数：a1外弧长，a2内弧长，a3内外弧长之间的距离，b是两个臂之间的距离。

8、作为本申请一种优选的技术方案，所述水平极化扇弧形全向天线通过hfss软件不断优化单个扇弧形阵子各处尺寸参数得到外弧长a1＝0.31λ，内弧长a2＝0.185λ，内外弧间距a3＝0.095λ，两臂之间的缝隙距离b＝0.021λ，λ为天线的中心频率在介质中的波长，在这种条件下，天线的驻波具有良好的特性，驻波在1.5以下，带宽可以达到51.1％。

9、作为本申请一种优选的技术方案，第二种四个扇弧形阵子的总体设计中，所述水平极化扇弧形全向天线在圆周上均匀放置这种的四个弧扇形振子，且四个扇弧形阵子绕o点为圆心的圆周均匀放置，设每个扇弧形阵子到圆心o的距离为x，相邻扇弧形阵子之间的间隙距离为y。

10、作为本申请一种优选的技术方案，所述水平极化扇弧形全向天线通过hfss软件不断优化这四个扇弧形阵子间各处尺寸参数，四个扇弧形阵子在等幅同相的条件下，当阵子中心到圆心距离x＝(0.283∽0.295)λ，阵子与阵子之间间隙距离y＝(0.068∽0.075)λ时，在50％带宽范围内，天线的方向图具有良好的特性，天线在水平面的不圆度小于±0.5db，轴向交叉极化小于-25db。

11、作为本申请一种优选的技术方案，所述单个扇弧形阵子的驻波宽带设计与四个扇弧形阵子的总体设计中均采用hfss软件进行参数优化。

12、(三)有益效果

13、与现有技术相比，本发明提供了一种宽带水平极化扇弧形全向天线，具备以下有益效果：该一种宽带水平极化扇弧形全向天线，采用扇形和弧形相结合成一种阵子，在圆周上均匀放置这种的四个弧扇形振子，通过在hfss软件中不断优化这种扇弧形阵子臂的宽度和弧扇形阵子相互间的距离，扇弧形阵子中心到圆心的距离得到良好的性能指标，解决了常规的水平极化天线驻波带宽和方向图带宽都很窄的困难，整体设计是在基材为fr4板或者聚四氟板上通过光绘技术在其一面刻蚀有四个扇弧形阵子和一个公共的接地层，在其另一面刻蚀有馈电耦合巴伦和一分四的合成网络，整个宽带水平极化扇弧形全向天线结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

技术特征：

1.一种宽带水平极化扇弧形全向天线，包括天线基材(6)，其特征在于：所述天线基材(6)上刻蚀有第一扇弧形阵子(1)、第二扇弧形阵子(2)、第三扇弧形阵子(3)、第四扇弧形阵子(4)与接地层(5)，所述第一扇弧形阵子(1)、第二扇弧形阵子(2)、第三扇弧形阵子(3)、第四扇弧形阵子(4)与接地层(5)通过光绘技术刻蚀在天线基材(6)的一面位置，所述天线基材(6)为fr4板与聚四氟板其中的一种，所述天线基材(6)的另一面刻蚀有常规的馈电耦合巴伦与一分四的合成网络。

2.根据权利要求1所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：所述第一扇弧形阵子(1)、第二扇弧形阵子(2)、第三扇弧形阵子(3)、第四扇弧形阵子(4)、接地层(5)、天线基材(6)制成水平极化扇弧形全向天线，所述水平极化扇弧形全向天线采用的是扇形和弧形相结合的弧扇形振子，且在圆周上均匀放置这种的四组弧扇形振子。

3.根据权利要求1所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：所述水平极化扇弧形全向天线有两种设计，第一种为单个扇弧形阵子的驻波宽带设计，第二种为四个扇弧形阵子的总体设计。

4.根据权利要求3所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：第一种单个扇弧形阵子的驻波宽带设计中，对于每个扇弧形阵子，在与50ω阻抗的匹配设计中，设计如下几个变量参数：a1外弧长，a2内弧长，a3内外弧长之间的距离，b是两个臂之间的距离。

5.根据权利要求4所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：所述水平极化扇弧形全向天线通过hfss软件不断优化单个扇弧形阵子各处尺寸参数得到外弧长a1＝0.31λ，内弧长a2＝0.185λ，内外弧间距a3＝0.095λ，两臂之间的缝隙距离b＝0.021λ，λ为天线的中心频率在介质中的波长，在这种条件下，天线的驻波具有良好的特性，驻波在1.5以下，带宽可以达到51.1％。

6.根据权利要求3所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：第二种四个扇弧形阵子的总体设计中，所述水平极化扇弧形全向天线在圆周上均匀放置这种的四个弧扇形振子，且四个扇弧形阵子绕o点为圆心的圆周均匀放置，设每个扇弧形阵子到圆心o的距离为x，相邻扇弧形阵子之间的间隙距离为y。

7.根据权利要求6所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：所述水平极化扇弧形全向天线通过hfss软件不断优化这四个扇弧形阵子间各处尺寸参数，四个扇弧形阵子在等幅同相的条件下，当阵子中心到圆心距离x＝(0.283∽0.295)λ，阵子与阵子之间间隙距离y＝(0.068∽0.075)λ时，在50％带宽范围内，天线的方向图具有良好的特性，天线在水平面的不圆度小于±0.5db，轴向交叉极化小于-25db。

8.根据权利要求3所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，其特征在于：所述单个扇弧形阵子的驻波宽带设计与四个扇弧形阵子的总体设计中均采用hfss软件进行参数优化。

技术总结
本发明公开了一种宽带水平极化扇弧形全向天线，包括天线基材，所述天线基材上刻蚀有第一扇弧形阵子、第二扇弧形阵子、第三扇弧形阵子、第四扇弧形阵子与接地层，所述第一扇弧形阵子、第二扇弧形阵子、第三扇弧形阵子、第四扇弧形阵子与接地层通过光绘技术刻蚀在天线基材的一面位置，所述天线基材为FR板与聚四氟板其中的一种。本发明所述的一种宽带水平极化扇弧形全向天线，采用扇形和弧形相结合成一种阵子，在圆周上均匀放置这种的四个弧扇形振子，通过在HFSS软件中不断优化这种扇弧形阵子臂的宽度和弧扇形阵子相互间的距离，扇弧形阵子中心到圆心的距离得到良好的性能指标，解决了常规的水平极化天线驻波带宽和方向图带宽都很窄的困难。

技术研发人员：张建
受保护的技术使用者：苏州炜健达天线微波技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13