[發明專利]一種寬波束磁偶極子天線

有效

• 申請號: 201810294287.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108598675B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 呂文俊;李壯;李笑乾;張偉麗;顧珊珊;邵蕓;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

本發明公開一種寬波束磁偶極子天線，包括半圓形磁偶極子結構和長條形寄生單元，半圓形磁偶極子結構包括兩個半徑相同的半圓形貼片和垂直短路壁，兩個半圓形貼片一上一下平行對稱放置，垂直短路壁沿半圓形貼片直徑方向與兩個半圓形貼片相連；長條形寄生單元沿半圓形磁偶極子結構的中軸線方向放置，且連接于半圓形磁偶極子結構的上表面；半圓形磁偶極子結構為非全封閉結構。本發明具有體積小、高增益、剖面低、結構簡單的特點，在物聯網的各種無線傳感與射頻識別系統中有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于物聯網與微波技術，具體涉及一種寬波束磁偶極子天線。

背景技術

在衛星通信中，為了滿足通信需要，一般要求地面移動通信終端天線具有寬波束的性能特點。目前衛星通信系統中較多應用的是軸向模螺旋天線，該天線增益高、頻帶寬，但是其波束較窄，半功率波束寬度僅為60°左右，當衛星所在位置不是地面接收天線的波束范圍內時，信號會經過多徑衰落等多種途徑傳輸到天線，此時強度變得極其微弱甚至可能導致地面系統停止接收信號。因此，為了彌補地面接收天線的低仰角增益，通常將該天線設計為有源天線，但是提高了成本。

微帶貼片天線是應用于微波系統中最廣泛的天線，但是普通微帶貼片天線的半功率波束較窄(60°半功率波束是微帶貼片天線的典型值)；在天頂與水平方向的增益差為10dB以上，不能滿足衛星導航天線的寬波束要求。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種寬波束磁偶極子天線，本發明的波束寬度可達100°以上，具有體積小、高增益、結構簡單、剖面尺寸低等特點，有利于平面化設計和小型化應用。

技術方案：本發明一種寬波束磁偶極子天線，包括半圓形磁偶極子結構和長條形寄生單元，所述半圓形磁偶極子結構包括兩個半徑相同的半圓形貼片和垂直短路壁，兩個半圓形貼片一上一下平行對稱放置，垂直短路壁沿半圓形貼片直徑方向與兩個半圓形貼片相連；所述長條形寄生單元沿半圓形磁偶極子結構的中軸線方向放置，并且連接于半圓形磁偶極子結構的上表面(也就是半圓形磁偶極子結構中上面的那個半圓形貼片)；其中，半圓形磁偶極子結構為非全封閉結構且開口朝向半圓形磁偶極子結構的圓弧形端。

上述寬波束磁偶極子天線無須大面積金屬反射板，即可實現定向輻射，其半功率波束寬度范圍大于100°，在平行于天線所在平面的方向上，增益范圍為-1.4dBi至-0.7dBi，在垂直于天線所在平面的方向上，增益范圍為3.6dBi至4.7dBi。

進一步的，所述垂直短路壁的長度等于半圓形貼片的直徑，垂直短路壁的寬度等于兩個半圓形貼片之間的距離。

進一步的，所述半圓形磁偶極子結構上沿中軸線還設置有同軸接頭外導體和同軸接頭內導體。

為使天線生成單向寬波束特性，所述長條形寄生單元的長度范圍為個波長。

有益效果：本發明的由半圓形磁偶極子和一根長條形的寄生單元構成，區別于傳統貼片天線只能實現60°的波束寬度，本發明無須借助大面積金屬反射板即可實現100°左右的波束寬度，該寬度受控于長條形寄生單元的長度(在寄生單元的長度范圍內，寄生單元長度增加，波束寬度有所增加，長條形寄生單元寬度在個波長內對波束寬度影響不大，性能最佳)。

本發明具有體積小、高增益、剖面低、結構簡單的特點，在物聯網的各種無線傳感與射頻識別系統中有廣泛應用前景。

附圖說明

圖1是本發明中天線的正面結構與參考坐標示意圖。

圖2是本發明中天線的三維立體示意圖與參考坐標示意圖。

圖3是實施中采用IE3D軟件計算的天線反射系數示意圖。

圖4是實施中采用IE3D軟件畫出的ZX方向圖。

圖5是實施中采用IE3D軟件畫出的ZY方向圖。