CN101304122B - 线源定向辐射增强装置 - Google Patents
线源定向辐射增强装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101304122B CN101304122B CN2008101229296A CN200810122929A CN101304122B CN 101304122 B CN101304122 B CN 101304122B CN 2008101229296 A CN2008101229296 A CN 2008101229296A CN 200810122929 A CN200810122929 A CN 200810122929A CN 101304122 B CN101304122 B CN 101304122B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- line source
- antenna
- radiation
- cylinder
- directional radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种线源定向辐射增强装置，它包括一个用左手材料制成的空心圆柱，线源放置在空心圆柱内，线源与圆柱内壁的距离可调。采用本发明的装置后，在圆柱圆心与线源所在位置构成的直线上，在线源靠近圆柱内壁的方向上出现明显的辐射增强现象，此时的定向性系数可以达20左右，远大于没有采用本发明时的方向性系数1。这种方法无需对天线本身构造、排列进行改进即可实现在特定方向的辐射增强，结构简单、操作容易。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子通信业的线源定向辐射增强装置。
背景技术
天线在人们日常生活中随处可见，如移动电话、卫星导航等，在无线电收发系统中，天线是向空间辐射或从空间接收电磁波的重要装置，是无线电通信系统中必不可少的部分。其中天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力，方向性是衡量天线优劣的重要参数之一，天线有了方向性，就能在某种程度上相当于提高发射机或接收机的效率，并使之具有一定的保密性和抗干扰性。其中天线的辐射方向性系数是很重要的概念，天线的定向性(即辐射方向性)是在远场区的某一球面上最大辐射功率密度与其平均值之比，描述的是天线辐射的电磁场(能量)在空间的分布，对于非全方向性的天线，提高天线辐射的定向辐射就很重要。
现有技术中一般通过改进天线本身的结构，或者采用天线阵的方式来提高天线的定向辐射。改进天线本身会导致天线几何结构复杂，制作困难不易实现。而采用天线阵的方式会使得天线体积庞大，制造成本明显增加。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便，能提高天线定向辐射性的装置。
技术方案：本发明所述的线源定向辐射增强装置，它包括一个用左手材料制成的空心圆柱，线源放置在空心圆柱内，线源与圆柱内壁的距离可调。
具有最佳辐射增强效果时的线源位置，根据左手材料的介电常数和磁导率，以及空心圆柱的内圆半径和外圆半径优化确定。
为了取得最好的辐射定向增强效果，优选的，左手材料的介电常数和磁导率都为-1，空心圆柱的内外圆半径分别为1.5倍波长λ0、3.5倍波长λ0，线源放置在距圆柱内壁0.15倍波长λ0处。
工作原理：左手材料的负折射特性使得线源在空心圆柱内汇聚形成“像点”。由于曲面的几何边界和电磁参数的均匀性，使得形成的像点类似于“点面源”。再由于曲面几何结构的作用，“点面源”的辐射大部分在x轴正方向，并且在圆柱外的自由空间内迅速变化成平面波向外辐射，从而具有很好的方向性。
有益效果：本发明利用左手材料的负折射效应增强线源的定向辐射，无需对天线本身构造、排列进行改进，结构简单，操作方便。采用本发明的装置后，在圆柱圆心与线源所在位置构成的直线上，在线源靠近圆柱内壁的方向上出现明显的辐射增强现象，此时的定向性系数可以达20左右，远大于没有采用本发明时的方向性系数1。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的归一化远场区电场图。
具体实施方式
本发明主要是提供一种使天线的定向辐射增强的装置，如图1所示，a、b分别为圆柱内外圆的半径，ρ0和φ0是线源所在的位置，ρ0表示坐标原点距线源的位置，φ0表示线源与x轴的夹角。其中所指的线源只要拥有二维辐射的特征即可。采用本装置后，在圆柱圆心与线源所在位置构成的直线上，在线源靠近圆柱内径的方向上出现辐射明显增强的现象。
本发明的空心圆柱由左手材料制成，优选参数是：左手材料的介电常数和磁导率皆为-1，圆柱的内圆半径为1.5λ0，外圆半径为3.5λ0，其中λ0为天线的工作波长。线源放置在空心圆柱内，固定在带有刻度的可以移动的平台上。调节可移动平台，将线源定位于在空心圆柱内距圆柱内壁0.15λ0处。
如果所需最大辐射方向与极轴的夹角为φ0，保持线源在空心圆柱内距圆柱内径的距离不变，调节可移动平台将线源移动到与x轴的夹角为φ0的位置。在上述条件下，调节可移动平台实现夹角为φ0的连续变化，即可实现最大辐射方向的空间扫描。
如图2所示，在满足上述结构参数的条件下，计算出的天线归一化的远场区电场图。在图上可以明显看出辐射的方向性，其主瓣宽度为12°，半功率电平是0.380，据此计算出的方向性系数是19.188，而线源在空气中的辐射是全方向(二维)的，即方向性是1。此时，
可见，通过这样的方式，远远的提高了天线的定向辐射。
本发明装置用于实现天线定向辐射增强简单易行，而且可以在已经改造天线结构、排列的基础上运用此法，从而可以进一步提高天线的定向性。
Claims (4)
1.一种线源定向辐射增强装置，其特征在于：它包括一个用左手材料制成的空心圆柱，线源放置在空心圆柱内，线源与圆柱内壁的距离可调。
2.根据权利要求1所述的线源定向辐射增强装置，其特征在于：左手材料的介电常数和磁导率都为-1。
3.根据权利要求1或2所述的线源定向辐射增强装置，其特征在于：空心圆柱的内圆半径为λ0的1.5倍，外圆半径为λ0的3.5倍，λ0为天线的工作波长。
4.根据权利要求1或2所述的线源定向辐射增强装置，其特征在于：线源与空心圆柱内壁的距离为λ0的0.15倍，λ0为天线的工作波长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101229296A CN101304122B (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 线源定向辐射增强装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101229296A CN101304122B (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 线源定向辐射增强装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101304122A CN101304122A (zh) | 2008-11-12 |
| CN101304122B true CN101304122B (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=40113899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101229296A Expired - Fee Related CN101304122B (zh) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | 线源定向辐射增强装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101304122B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101599578B (zh) * | 2009-06-04 | 2012-05-23 | 南京大学 | 一种线源定向辐射增强装置 |
| US8827502B2 (en) * | 2011-04-12 | 2014-09-09 | Kuang-Chi Innovative Technology Ltd. | Metamaterial for deflecting electromagnetic wave |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2611870A (en) * | 1947-01-16 | 1952-09-23 | Int Standard Electric Corp | Directive antenna system |
| CN201038329Y (zh) * | 2007-04-25 | 2008-03-19 | 广东通宇通讯设备有限公司 | 一种双极化板状定向基站天线辐射器 |
-
2008
- 2008-07-02 CN CN2008101229296A patent/CN101304122B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2611870A (en) * | 1947-01-16 | 1952-09-23 | Int Standard Electric Corp | Directive antenna system |
| CN201038329Y (zh) * | 2007-04-25 | 2008-03-19 | 广东通宇通讯设备有限公司 | 一种双极化板状定向基站天线辐射器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金辽.VHF信号的定向辐射和接收在民航地空通信中的作用.《中国无线电管理》.2001,(第7期),20,21. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101304122A (zh) | 2008-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9543640B2 (en) | Pseudo-conductor antennas | |
| US7009565B2 (en) | Miniaturized antennas based on negative permittivity materials | |
| Si et al. | A compact, planar, and CPW-fed metamaterial-inspired dual-band antenna | |
| Xiong et al. | Impedance bandwidth and gain improvement for microstrip antenna using metamaterials | |
| Chen et al. | Sub-Wavelength Elliptical Patch Antenna Loaded With $\mu $-Negative Metamaterials | |
| Liu et al. | Zero index metamaterial for designing high‐gain patch antenna | |
| CN108808251A (zh) | 基于超表面的卡塞格伦天线 | |
| CN101304122B (zh) | 线源定向辐射增强装置 | |
| Smith et al. | Dipole antennas used with all‐dielectric, woodpile photonic‐bandgap reflectors: Gain, field patterns, and input impedance | |
| CN204103045U (zh) | 一种用于2.65GHz～2.91GHz频段的四角锥喇叭阵列天线 | |
| Elsheakh et al. | Low specific absorption rate hexa‐band coplanar waveguide‐fed planar inverted‐F antenna with independent resonant frequency control for wireless communication applications | |
| CN102480019B (zh) | 一种超材料天线 | |
| CN204632922U (zh) | 一种基于超材料加载的高增益喇叭天线 | |
| CN105226378A (zh) | 基于零折射率材料的紧凑型高定向性平板天线 | |
| CN205319304U (zh) | 一种基于零折射率材料的紧凑型高定向性平板天线 | |
| Pan et al. | Triple‐resonant wideband 1.5‐wavelength sectorial dipole antenna | |
| Deng et al. | Performance enhancement of novel antipodal Vivaldi antenna with irregular spacing distance slots and modified-w-shaped metamaterial loading | |
| CN203553357U (zh) | 喇叭天线 | |
| CN108808252A (zh) | 基于超表面的格里高利天线 | |
| Wang et al. | Ultra-wideband and high gain antipodal tapered slot antenna with planar metamaterial lens | |
| CN101599578B (zh) | 一种线源定向辐射增强装置 | |
| CN105633560B (zh) | 基于表面阻抗的亚波长金属刻槽结构周期漏波天线 | |
| CN104577345A (zh) | 喇叭天线 | |
| CN102810755A (zh) | 一种超材料天线 | |
| CN101299487B (zh) | 具有辐射场型调节构件的天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110615 Termination date: 20130702 |