[發(fā)明專利]一種小型化單極子天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910143025.X
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109888476A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亮賢;林福民
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明公開了一種小型化單極子天線，包括單極子天線輻射體、若干個電容柱、金屬片、耦合饋電電容、金屬接地平面板；所述小型化單極子天線外接同軸線饋電端口，同軸線饋電端口包括內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體；耦合饋電電容的中心處開設(shè)通孔；金屬接地平面板的中心處開設(shè)通孔；耦合饋電電容設(shè)置在金屬接地平面板的中心上，在耦合饋電電容的中心上設(shè)置單極子天線輻射體；所述若干個電容柱設(shè)置在金屬接地平面板上；金屬片分別與若干個電容柱連接，與單極子天線輻射體連接；所述外導(dǎo)體與金屬接地平面板的底部連接，內(nèi)導(dǎo)體從金屬接地平面板的底部，穿過金屬接地平面板的通孔、饋電耦合電容的通孔后與單極子天線輻射體的底部連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種小型化單極子天線。

背景技術(shù)

在不斷發(fā)展的移動通信網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)代保密通信中的跳擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用以及移動通信的快速發(fā)展，對全向輻射小型化的天線的需求越來越多，單極子天線在社會需求之下應(yīng)運(yùn)而生。單極子天線是一種具有全向輻射特性的天線，它由導(dǎo)電性能良好的金屬組成，通常用同軸線饋電，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體和單極子天線導(dǎo)體的一端相連接，同軸線的外導(dǎo)體則和接地的金屬板相連接。單極子天線結(jié)構(gòu)簡單，在全向輻射的天線種類中居于引領(lǐng)地位，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易與其他電路或元器件集成，增益高、輻射效率高。全向輻射的單極子即在單極子導(dǎo)體的方向沒有功率輻射，垂直于單極子導(dǎo)體的水平面則有全向輻射。

隨著科技水平的不斷提高，通信系統(tǒng)中的天線系統(tǒng)的小型化、集成化已成為重中之重，在保證小型化的同時，必須要同時保證天線系統(tǒng)良好的工作性能，即高效率、高增益等等。單極子天線由于其結(jié)構(gòu)簡單，能輻射交叉極化較小的線極化波，被廣泛應(yīng)用于地面通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的單極子天線尺寸需要接近其工作頻點(diǎn)對應(yīng)空氣波長的四分之一。因此，如何提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的用于短距離通信的單極子天線是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。

中國專利號CN201711389018，公開了發(fā)明專利《一種彈載小型化單極子天線》，該專利技術(shù)的工作頻率為433MHz，如圖1、圖2所示，該發(fā)明專利主要由設(shè)于彈體頭端的錐形天線罩，套筒單極子天線，PCB電路板、金屬底板和彈體組成。套筒單極子天線由金屬套筒、陶瓷介質(zhì)棒、饋電探針、支撐墊片組成；其中金屬套筒包覆圓柱形陶瓷介質(zhì)棒的側(cè)面和底面，饋電探針穿過金屬套筒的底面，固定在陶瓷介質(zhì)棒上；金屬套筒為上表面開口，底部密閉的桶形結(jié)構(gòu)，在金屬套筒的側(cè)壁有螺旋形的縫隙。所述陶瓷介質(zhì)棒2-1采用高介電常數(shù)的材質(zhì)，所述陶瓷介質(zhì)棒2-1材質(zhì)為氧化鋯，支撐墊片2-4材質(zhì)為聚四氟乙烯。

該技術(shù)的工作原理為：結(jié)合圖1，在套筒單極子天線2的內(nèi)部填充陶瓷介質(zhì)棒2-1，減小等效波長；進(jìn)一步的，在金屬套筒2-2的側(cè)面挖去螺旋縫隙，延長電路路徑，增大螺旋縫隙2-5的螺距和圈數(shù)可以降低天線的工作頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)小型化，調(diào)整螺旋縫隙2-5的位置除了可以調(diào)節(jié)工作頻點(diǎn)還能實(shí)現(xiàn)天線端口的阻抗匹配。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有：(1)高度尺寸只是真空波長的0.04倍；(2)最大增益為0.1dBi。但是這種技術(shù)的缺點(diǎn)為：(1)高度尺寸仍然很高，滿足不了企業(yè)生產(chǎn)需求；(2)增益太低，不足1dBi，使得信號傳輸距離變短；(3)結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，難以加工，成本高；(4)該技術(shù)采用高介電常數(shù)進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，高介電常數(shù)的材料成本太高，不適合普遍化生產(chǎn)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)還采用高介電常數(shù)的磁介質(zhì)材料來減小單極子天線的尺寸，如圖3所示，為一種基于磁介質(zhì)材料的單極子天線，該天線結(jié)構(gòu)1、3的材料為TTZ500，其ε_r為10.07、μ_r為10.74，結(jié)構(gòu)2為單極子天線導(dǎo)體，通過在單極子的頂部，以及在單極子的底部進(jìn)行高介電常數(shù)介質(zhì)材料加載實(shí)現(xiàn)天線的小型化。

該技術(shù)存在的缺點(diǎn)如下：

(1)所選取的材料成本太高，增加了加工成本，不太適合用于大批量生產(chǎn)。

(2)該技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的天線小型化程度不夠高，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的天線的總高度為0.2λ。

發(fā)明內(nèi)容