本实用新型涉及无线通信系统技术领域，尤其涉及一种宽频带有源折合振子及八木天线。
背景技术：
天线在无线通信系统中起到信息交换器作用。它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，是无线电设备中的用来发射或接收电磁波的关键部件。伴随着无线通信技术的出现和不断发展，天线技术也在不断长足进步。特别是在移动通信领域，从第一部移动电话开始，到目前5g(5thgenerationmobilenetworks)的普及，通信系统的阶梯式发展，同样也带来了天线技术的全面发展。
为应对现有的频谱资源日益紧张的问题，寻求宽频谱和高效频谱利用率的天线已经迫在眉睫。而超宽带技术具有传输速率高、容量大、成本低、功耗小、保密性能好、抗干扰能力强等优势，这使得超宽带技术成为最具竞争力和发展前景的技术之一。它不仅能够提供高速文本、声音、图片甚至视频快传服务，还能满足眼下无线智能产品提出的更高通信要求，目前已成为蓬勃兴起的一种无线通信传输技术。所以宽带天线技术是天线设计发展的重要方向。
八木天线也叫做引向天线、八木宇田天线，是一种定向天线。八木天线作为天线中的一种重要结构形式，具有结构简单，低风阻，适合测向等特点。因其独特的优势已经被广泛应用到无线通信中，在雷达测向、广播电视、移动通信等领域都有使用。
八木天线作为一种定向天线，主要有三部分构成：有源振子、反射器和引向器。有源振子是关键的一个单元，直接决定了天线的阻抗带宽和平衡馈电设计复杂程度。八木天线的有源振子有两种常见形态:折合振子与直振子。直振子其实就是二分之一波长偶极振子，折合振子是其变形。二分之一波长偶极振子天线的输入阻抗约为67ω，二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍。常规的折合振子的特性阻抗约为300ω，阻抗带宽约15％左右，已经很难满足宽频带通信的需要。
因此，常规的折合振子存在输入阻抗高、阻抗带宽窄的问题，同时折合振子高阻抗问题给馈电匹配也带来困难，使馈电变得更加复杂。此外，常规的折合振子采用蝴蝶结式的u型巴伦来解决阻抗由低到高的转换和平衡-不平衡匹配问题，存在稳定性差、不适合于批量生产的问题。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种宽频带有源折合振子及八木天线，用以解决常规的折合振子存在阻抗带宽窄、馈电复杂的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案：
一种宽频带有源折合振子，其包括有一长边、两个宽边和两个振子臂，所述两个振子臂左右对称设置且所述两个振子臂的馈电端相互靠近，所述振子臂具有多边形结构的振子臂平面；所述两个宽边左右对称设置，所述两个宽边的下端对应连接所述长边的左端和所述长边的右端；所述两个宽边的上端对应连接所述两个振子臂的非馈电端。
优选地，所述振子臂平面的形状为三角形、椭圆形或菱形。
优选地，所述两个振子臂的馈电端的耦合夹角为15～25度。
优选地，所述宽频带有源折合振子还包括有左右对称设置的两个短路枝节，该两个短路枝节的上端对应连接所述两个振子臂的馈电端，所述两个短路枝节的下端短路连接所述长边，所述两个短路枝节和两个宽边在同一平面上。
优选地，所述长边的中间位置向两侧延伸形成有一天线骨架安装位，该天线骨架安装位上对称设有两个安装孔，所述短路枝节的下端和宽边的下端连接于所述长边的同一侧，所述短路枝节的上端和宽边的上端连接于所述振子臂的同一侧。
一种八木天线，其包括有天线骨架，所述天线骨架沿长度方向依次设有反射器和引向器组，所述引向器和反射器之间设置有上述的宽频带有源折合振子。
优选地，所述天线骨架上还设置有安装部，该安装部位于所述反射器的后端。
优选地，所述引向器组包括有若干均匀排列的引向器，所述天线骨架、引向器、反射器和安装部均为平板结构并位于同一平面上，所述天线骨架、引向器、反射器和安装部采用一体化设计。
优选地，所述八木天线采用垂直极化八单元天线，所述八木天线的工作频段为1710-2700mhz频段。
一种八木天线，其包括有天线骨架，所述天线骨架沿长度方向依次设有反射器、第一引向器组和第二引向器组，所述反射器与第一引向器组之间安装有第一有源振子，所述第一引向器组和第二引向器组之间安装有第二有源振子，所述第一有源振子、第二有源振子上述的宽频带有源折合振子，且所述第一有源振子支持第一频段，所述第二有源振子支持第二频段。
本实用新型的有益技术效果在于：上述宽频带有源折合振子，振子臂平面设置为多边形结构，从而加宽了振子臂的宽度，使得阻抗带宽变宽，同时阻抗降低到约50ω，使得宽频带有源折合振子能够与同轴馈电电缆直接匹配馈电，减少了匹配环节，从而解决了常规馈电复杂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一个实施例中的宽频带有源折合振子的立体结构图；
图2为本实用新型一个实施例中的宽频带有源折合振子的正面视图；
图3为本实用新型一个实施例中的宽频带有源折合振子的振子臂平面示意图；
图4为本实用新型另一个实施例中的宽频带有源折合振子的立体结构图；
图5为本实用新型另一个实施例中的宽频带有源折合振子的正面视图；
图6为本实用新型另一个实施例中的宽频带有源折合振子的俯视图；
图7为本实用新型一个实施例中的八木天线的立体结构图；
图8为本实用新型另一个实施例中的八木天线的立体结构图；
图9为本实用新型又一个实施例中的八木天线的立体结构图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
如图1-3所示，在本实用新型一个实施例中，宽频带有源折合振子包括有一长边21、两个宽边22和两个振子臂23，所述两个宽边22左右对称设置，该两个宽边22的下端对应连接所述长边21的左端和所述长边21的右端，所述两个振子臂23左右对称设置且所述两个振子臂23的馈电端232相互靠近，所述两个振子臂23的非馈电端233对应连接所述两个宽边22的上端，所述振子臂23具有多边形结构的振子臂平面231，且所述振子臂平面231与所述两个宽边22垂直。
本实施例中的宽频带有源折合振子，振子臂平面231设置为多边形结构，从而加宽了振子臂23的宽度，使得阻抗带宽变宽，同时阻抗降低到约50ω，使得宽频带有源折合振子能够与同轴馈电电缆直接匹配馈电，减少了匹配环节，从而解决了常规馈电复杂的问题。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述振子臂平面231的形状为三角形，所述振子臂平面231的形状也可以为椭圆形、菱形或其他多边形形状。
如图1、2所示，所述宽频带有源折合振子还包括有左右对称设置的两个短路枝节24，该两个短路枝节24的上端对应连接所述两个振子臂23的馈电端232，所述两个短路枝节24的下端短路连接所述长边21。所述两个短路枝节24与长边21连接而构成了一u型巴伦，该u型巴伦可以很好地实现电流转换作用，从而解决平衡-不平衡匹配问题。所述长边21、两个宽边22和两个短路枝节24均为平板结构且呈现在同一平面上，所述长边21、两个宽边22和两个短路枝节24采用一体化设计，结构简单且便于钣金加工，利于批量生产，性能稳定。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述长边21的长度l为0.5λ，所述宽边22的长度h为0.15λ，所述两个短路枝节24之间的距离l1为0.12λ，其中，λ表示所述宽频带有源折合振子的工作频段的中心频点的波长。
所述短路枝节24还起到支撑的作用。如图1所示，所述两个短路枝节24的中间位置还设置有一天线骨架安装位25，该天线骨架安装位25位于所述宽频带有源折合振子的0电位位置。所述天线骨架安装位25距离所述长边的下端距离等于宽边长度的一半，即所述天线骨架安装位25位于宽频带有源折合振子的中心位置。天线骨架穿过宽频带有源折合振子的中心与所述天线骨架安装位25铆接固定，从而保持宽频带有源折合振子的对称。
如图3所示，所述两个振子臂23的馈电端232的耦合夹角θ为15～25度，增大耦合面积，实现阻抗宽带化，支持1710-2700mhz频段。所述两个振子臂23的非馈电端233之间的距离l2为0.5λ，所述两个振子臂23的馈电端232之间的距离s为2～4mm，所述振子臂平面231的宽度w为0.2λ，其中，λ表示所述宽频带有源折合振子的工作频段的中心频点的波长。所述两个振子臂23的馈电端232上均设有通孔234，馈电端232与馈电电缆的焊接方式采用公开号为cn208226090u的专利相同的焊接方式，实现同轴馈电。
如图4-6所示，在本实用新型另一个实施例中，宽频带有源折合振子包括有一长边21、两个宽边22和两个振子臂23，所述两个振子臂23左右对称设置且所述两个振子臂23的馈电端232相互靠近，所述振子臂23具有多边形结构的振子臂平面231，且所述振子臂平面231与所述长边21所在平面平行；所述两个宽边22左右对称设置，所述两个宽边22的下端对应连接所述长边21的左端和所述长边21的右端；所述两个宽边22的上端对应连接所述两个振子臂23的非馈电端233。
本实施例中的宽频带有源折合振子，振子臂平面231设置为多边形结构，从而加宽了振子臂23的宽度，使得阻抗带宽变宽，同时阻抗降低到约50ω，使得宽频带有源折合振子能够与同轴馈电电缆直接匹配馈电，减少了匹配环节，从而解决了常规馈电复杂的问题。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述振子臂平面231的形状为三角形，所述振子臂平面231的形状也可以为椭圆形、菱形或其他多边形形状。
如图4、5所示，所述宽频带有源折合振子还包括有左右对称设置的两个短路枝节24，该两个短路枝节24的上端对应连接所述两个振子臂23的馈电端232，所述两个短路枝节24的下端短路连接所述长边21。所述两个短路枝节24与长边21连接而构成了一u型巴伦，该u型巴伦可以很好地实现电流转换作用，从而解决平衡-不平衡匹配问题。所述长边21、两个宽边22和两个短路枝节24均为平板结构且呈现在同一平面上，结构简单且便于钣金加工，利于批量生产，性能稳定。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述长边21的长度l为0.5λ，所述宽边22的长度h为0.15λ，所述两个短路枝节24之间的距离l1为0.12λ，其中，λ表示所述宽频带有源折合振子的工作频段的中心频点的波长。
所述短路枝节24还起到支撑的作用。如图5所示，所述长边21的中间位置向两侧延伸形成有一天线骨架安装位25，该天线骨架安装位25上对称设有两个安装孔251。所述天线骨架安装位25位于宽频带有源折合振子的中心位置，天线骨架穿过宽频带有源折合振子的中心与所述天线骨架安装位25铆接固定，从而保持宽频带有源折合振子的对称。
如图4所示，所述短路枝节24的下端和宽边22的下端连接于所述长边21的同一侧；所述短路枝节24的上端和宽边22的上端连接于所述振子臂23的同一侧，使得所述长边21、宽边22和短路枝节24展开后处于同一平面上，从而方便宽频带有源折合振子的钣金加工。
如图6所示，所述两个振子臂23的馈电端232的耦合夹角θ为15～25度，增大耦合面积，实现阻抗宽带化，支持1710-2700mhz频段。所述两个振子臂23的非馈电端233之间的距离l2为0.5λ，所述两个振子臂23的馈电端232之间的距离s为2～4mm，所述振子臂平面231的宽度w为0.2λ，其中，λ表示所述宽频带有源折合振子的工作频段的中心频点的波长。所述两个振子臂23的馈电端232上均设有通孔234，馈电端232与馈电电缆的焊接方式采用公开号为cn208226090u的专利相同的焊接方式，实现同轴馈电。
如图7所示，在本实用新型一个实施例中，八木天线包括有天线骨架10，所述天线骨架10沿长度方向依次设有反射器40和引向器组，所述引向器组包括有若干均匀排列的引向器30，所述引向器和反射器之间设置有有源振子20，所述有源振子20采用图1至图3所示实施例中的宽频带有源折合振子。
所述天线骨架10上还设置有安装部50，该安装部50位于所述反射器40的后端，即安装部50位于所述反射器40远离引向器30的那一侧。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述天线骨架10、引向器30、反射器40和安装部50均为平板结构并位于同一平面上，所述天线骨架10、引向器30、反射器40和安装部50采用一体化设计，采用钣金加工，方便生产。
所述八木天线采用垂直极化八单元天线，实现驻波比小于1.5，相对阻抗带宽满足45％±2％，支持1710-2700mhz频段，增益7-9db，水平面瓣宽约75-85度，垂直面瓣宽50-65度。
如图8所示，在本实用新型另一个实施例中，八木天线包括有天线骨架10，所述天线骨架10沿长度方向依次设有反射器40和引向器组，所述引向器组包括有若干均匀排列的引向器30，所述引向器和反射器之间设置有有源振子20，所述有源振子20采用图4至图6所示实施例中的宽频带有源折合振子。
所述天线骨架10上还设置有安装部50，该安装部50位于所述反射器40的后端，即安装部50位于所述反射器40远离引向器30的那一侧。
在本实用新型的一些优选实施例中，所述天线骨架10、引向器30、反射器40和安装部50均为平板结构并位于同一平面上，所述天线骨架10、引向器30、反射器40和安装部50采用一体化设计，采用钣金加工，方便生产。
所述八木天线采用垂直极化八单元天线，实现驻波比小于1.5，相对阻抗带宽满足45％±2％，支持1710-2700mhz频段，增益7-9db，水平面瓣宽约75-85度，垂直面瓣宽50-65度。
如图9所示，在本实用新型又一个实施例中，八木天线包括有天线骨架10，所述天线骨架10沿长度方向依次设有反射器40、第一引向器组和第二引向器组，所述第一引向器组包括有若干均匀排列的引向器31，所述第二引向器组包括有若干均匀排列的引向器32，所述反射器40与第一引向器组之间安装有第一有源振子210，所述第一引向器组和第二引向器组之间安装有第二有源振子220，所述第一有源振子210、第二有源振子220采用图4至图6所示实施例中的宽频带有源折合振子，所述第一有源振子210、第二有源振子220的不同之处在于：所述第一有源振子支持第一频段，所述第二有源振子支持第二频段。
需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，所述第一有源振子210、第二有源振子220也可以采用图1至图3所示实施例中的宽频带有源折合振子。
所述天线骨架10上还安装有一微带合路器60，该微带合路器60与所述第一有源振子210、第二有源振子220连接，合成输出宽频射频信号。
所述天线骨架10上还设置有安装部50，该安装部50位于所述反射器40的后端，即安装部50位于所述反射器40远离引向器30的那一侧。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。
1.一种宽频带有源折合振子，其特征在于，所述宽频带有源折合振子包括有：
一长边；
两个振子臂，该两个振子臂左右对称设置且所述两个振子臂的馈电端相互靠近，所述振子臂具有多边形结构的振子臂平面；
两个宽边，该两个宽边左右对称设置，所述两个宽边的下端对应连接所述长边的左端和所述长边的右端；所述两个宽边的上端对应连接所述两个振子臂的非馈电端。
2.如权利要求1所述的宽频带有源折合振子，其特征在于，所述振子臂平面的形状为三角形、椭圆形或菱形。
3.如权利要求2所述的宽频带有源折合振子，其特征在于，所述两个振子臂的馈电端的耦合夹角为15～25度。
4.如权利要求1所述的宽频带有源折合振子，其特征在于，所述宽频带有源折合振子还包括有左右对称设置的两个短路枝节，该两个短路枝节的上端对应连接所述两个振子臂的馈电端，所述两个短路枝节的下端短路连接所述长边，所述两个短路枝节和两个宽边在同一平面上。
5.如权利要求4所述的宽频带有源折合振子，其特征在于，所述长边的中间位置向两侧延伸形成有一天线骨架安装位，该天线骨架安装位上对称设有两个安装孔，所述短路枝节的下端和宽边的下端连接于所述长边的同一侧，所述短路枝节的上端和宽边的上端连接于所述振子臂的同一侧。
6.一种八木天线，其特征在于，所述八木天线包括有天线骨架，所述天线骨架沿长度方向依次设有反射器和引向器组，所述引向器和反射器之间设置有如权利要求1至5任一项所述的宽频带有源折合振子。
7.如权利要求6所述的八木天线，其特征在于，所述天线骨架上还设置有安装部，该安装部位于所述反射器的后端。
8.如权利要求7所述的八木天线，其特征在于，所述引向器组包括有若干均匀排列的引向器，所述天线骨架、引向器、反射器和安装部均为平板结构并位于同一平面上，所述天线骨架、引向器、反射器和安装部采用一体化设计。
9.如权利要求8所述的八木天线，其特征在于，所述八木天线采用垂直极化八单元天线，所述八木天线的工作频段为1710-2700mhz频段。
10.一种八木天线，其特征在于，所述八木天线包括有天线骨架，所述天线骨架沿长度方向依次设有反射器、第一引向器组和第二引向器组，所述反射器与第一引向器组之间安装有第一有源振子，所述第一引向器组和第二引向器组之间安装有第二有源振子，所述第一有源振子、第二有源振子采用如权利要求1至5任一项所述的宽频带有源折合振子，且所述第一有源振子支持第一频段，所述第二有源振子支持第二频段。
技术总结