扇环加载单极子天线

本发明涉及一种扇环加载单极子天线，属于天线与微波。

背景技术：

1、随着无线通信技术的不断发展，在智能化、自动化、信息化程度在各行业不断提高的进程中，为满足软件无线电和超宽带系统对天线的要求，需要研制出各种宽带天线且天线能够具有良好的方向性特性；同时，为了避免单一结构的天线不能同时实现端射特性和背射特性的问题，需要对天线结构进行优化从而提高天线在无线通信系统中的灵活实用性。

2、单极子天线因其结构简单和性能稳定被广泛应用到无线通信领域中。但普通的平面单极子天线只具备全向辐射特性，而不具备特定的方向性辐射特性，因此，设计结构简单、能同时实现背射和端射辐射特性的天线仍是一大难题。。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种扇环加载单极子天线的设计方法，调节同轴馈电结构和金属条带的位置，不仅可以实现多模谐振宽带特性，而且可以实现背射辐射特性和端射辐射特性的互相转化。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种扇环加载单极子天线，包括二维扇形单极子天线、接地板、同轴馈电结构、金属条带；所述的二维扇形单极子天线垂直放置在所述的接地板的上方；所述的二维扇形单极子天线的一条直边通过所述的同轴馈电结构与所述的接地板连接，另一条直边通过所述的金属条带与所述的接地板连接。

4、进一步地，所述金属条带为扇环形，且垂直于所述的接地板。

5、进一步地，所述的二维扇形单极子天线的一条直边平行于所述的接地板，且馈电点位于该条直边上。

6、进一步地，所述的二维扇形单极子天线的弧长为为0.25-1倍波长，圆心角范围为120°-180°。

7、进一步地，所述的二维扇形单极子天线和所述的接地板距离为一百二十分之一倍波长到八十分之一倍。

8、进一步地，所述的金属条带距离所述的二维扇形单极子天线的圆心0.007-0.085倍波长，同时，所述的同轴馈电结构距离所述的二维扇形单极子天线的圆心0-0.087倍波长，两者相互配合，实现端射特性。

9、进一步地，所述的金属条带距离所述的二维扇形单极子天线的圆心0.09-0.18倍波长，同时，所述的同轴馈电结构距离所述的二维扇形单极子天线的圆心0.09-0.18倍波长，两者相互配合，实现端射特性。

10、进一步地，所述的接地板地半径为0.20-0.40倍波长。

11、本发明采用以上技术方案与现有技术对比，具有以下技术效果：本发明采用扇形结构的单极子天线，加载一个金属条带，并通过改变金属条带和同轴馈电结构的位置，能够实现多模谐振宽带特性，并且在方向特性上具有背射和端射属性。该天线结构简单、无复杂馈电结构、质量轻、高方向性、便于制作实现，在无线通信系统中具有广泛的应用场景。

技术特征：

1.一种扇环加载单极子天线，其特征在于，包括接地板(1)、二维扇形单极子天线(2)、金属条带(3)及同轴馈电结构(4)，所述的二维扇形单极子天线(2)垂直放置在接地板(1)上方；

2.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述金属条带(3)为扇环形(3)，且垂直于所述的接地板(1)。

3.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的二维扇形单极子天线(2)的弧长为0.25-1倍波长，圆心角范围为120°-180°。

4.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的二维扇形单极子天线(2)和所述接地板(1)之间的距离范围为一百二十分之一倍波长到八十分之一倍波长。

5.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的金属条带(3)距离所述的二维扇形单极子天线(2)的圆心0.007-0.085倍波长。

6.根据权利要求5所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的同轴馈电结构(4)距离所述的二维扇形单极子天线(2)的圆心0-0.087倍波长。

7.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的金属条带(3)距离所述的二维扇形单极子天线(2)的圆心0.09-0.18倍波长。

8.根据权利要求7所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的同轴馈电结构(4)距离所述的二维扇形单极子天线(2)的圆心0.09-0.18倍波长。

9.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的二维扇形单极子天线(2)的一条直边平行于所述的接地板(1)，且馈电点位于该条直边上。

10.根据权利要求1所述的扇环加载单极子天线，其特征在于，所述的接地板地半径为0.20-0.40倍波长。

技术总结本发明公开了一种扇环加载单极子天线，属于天线与微波技术领域。本发明在任意介电常数的接地板(1)上垂直加载二维扇形单极子天线(2)，并通过同轴馈电结构(4)与接地板(1)连接，在扇形单极子天线(2)与接地板(1)的夹角处加载金属条带(3)，可以实现多模谐振宽带特性，且通过改变馈电点的位置能够实现背射和端射特性(通信功能)，使天线具有良好的方向性，并实现增大带宽。本发明具有结构简单、质量轻、高方向性的特点，在未来低复杂度、高性价比的如长距离通信等无线通信系统中有广泛的应用场景。技术研发人员：吕文俊,喻金,吴泽宇,周伟,李鑫耀,仲洋,谢丹丹,李昕,张佳龙,何春兴,李小慧受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29