[發明專利]金屬加載的高輻射效率寬頻帶海水天線

在審

• 申請號: 201611155808.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106816690A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 梁仙靈;彭政;耿軍平;金榮洪;朱衛仁;賀沖;姚羽;劉馨
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q9/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及無線通信系統中射頻前端的天線設計，具體為一種基于金屬加載技術的高輻射效率寬頻帶的海水天線，可以應用于一些特定的寬頻帶應用中。

背景技術

當前，無線通信系統清一色地使用固態天線，隨著無線通信設備向著小型化、多功能、多頻帶方向發展，天線的設計與實現遇到了前所未有的挑戰。液體天線的出現開辟了一片新天地，也為無線通信天線所遇到的難以逾越的瓶頸提供了潛在的解決方案。

海水天線作為一種液體天線越來越受到重視。海水比一般介質、金屬更容易加工成任意形狀；調節結構幾何參數和材料電磁特性方便，工作頻率可重構，帶寬可重構；高介電常數也使得其具有設計成緊湊型結構的潛質；并且由于其低RCS特性使其相比一般的金屬天線，成本低，性能好。這些優點也使得海水天線得到越來越廣泛的應用，包括航空航海領域，生物醫學領域，以及各種無線通信系統。目前而言對海水天線的技術研究主要集中在高效率以及寬阻抗帶寬。但是很難有一款天線能夠同時兼顧高效率和寬頻帶特性兩者的優點。

經文獻檢索發現，2014年9月沈忠祥等人在《Antennas and Wireless Propagation Letters》期刊上發表了《High-Efficiency Sea-Water Monopole Antenna for Maritime Wireless Communications》。天線工作于航海天線頻段，通過海水以及金屬貼片饋電的方式設計了一款高效率的海水天線，但是天線本身帶寬很窄，只有不到30％。同時在2011年的《艦船電子工程》期刊上楊卓設計了一款可重構、低反射面的海水天線，但是其天線效率也不到60％。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于設計一種高輻射效率寬頻帶的海水天線，在保持寬頻帶特性的前提下，使天線具有高效率。

根據本發明提供的一種金屬加載的高輻射效率寬頻帶海水天線，包括：腔體、饋電結構、接地板；

絕緣的腔體為海水容器；

腔體、饋電結構、接地板依次連接。

優選地，饋電結構包括金屬貼片、上絕緣基板、下絕緣基板、SMA接頭；

金屬貼片位于腔體內，且貼在腔體的腔底面；

上絕緣基板的頂面連接在腔體的外底壁，上絕緣基板的底面連接下絕緣基板的頂面，下絕緣基板的底面連接接地板；

SMA接頭位于接地板的下方；

SMA接頭的內導體依次穿過接地板、下絕緣基板、上絕緣基板延伸連接至金屬貼片；SMA接頭的外導體連接接地板；

上絕緣基板、下絕緣基板之間厚度不一致和/或半徑不一致。

優選地，還包括金屬柱；

金屬柱設置在腔體內；

圓柱形的腔體的下半部具有四個圓柱面凸起，每個圓柱面凸起內設置有一個圓柱形金屬柱。

本發明和現有技術相比，其效果是積極和明顯的。具體有益效果如下：

1、本發明通過海水的加入，其高介電常數既減少了海水天線的尺寸同時也實現了海水天線的低RCS的特性，其高電導率也提高了天線的輻射效率。

2、本發明的海水天線通過海水的高度的改變可以實現頻率的可重構，海水天線半徑以及基板厚度的改變實現了天線的帶寬的可重構。

3、本發明通過金屬柱輻射結構的引入實現了海水天線的高輻射效率的特性，

4、本發明通過方形貼片結合探針的饋電結構，在提高了天線輻射效率的同時還保持了所述的海水天線的寬阻抗特性不變，從而實現了高效率寬頻帶寬海水天線的設計。

5、本發明的海水天線可覆蓋較寬頻段，通過不同尺寸的設計使得利用該天線滿足標準的無線通信、寬頻帶接入通信、航海通信以及數字電視接收成為可能。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明所述的一種金屬加載的高效率寬頻帶寬海水天線的整體結構示意圖

圖2是本發明所述的一種金屬加載的高效率寬頻帶寬海水天線的截面結構示意圖

圖3是本發明所述的一種金屬加載的高效率寬頻帶寬海水天線的輻射效率結果

圖4是本發明所述的一種金屬加載的高效率寬頻帶寬海水天線的端口反射系數的變化結果。

圖5是本發明所述的一種金屬加載的高效率寬頻帶寬海水天線的端口反射系數隨海水的高度的變化結果。