CN104319484A - 一种非交叉馈电的对数周期天线 - Google Patents
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Abstract
一种非交叉馈电的对数周期天线，它涉及一种天线，具体涉及一种非交叉馈电的对数周期天线。本发明为了解决传统对数周期天线超宽带特性与天线尺寸的矛盾以及馈电方式对系统集成应用的限制。本发明包括介质板、两个第一水平金属带条、两个第二水平金属带条、两个第三水平金属带条、两个第四水平金属带条、两个第五水平金属带条、两个第六水平金属带条、两个第七水平金属带条、两个第八水平金属带条、两个第九水平金属带条、两个第十水平金属带条、两个第十一水平金属带条、两个第十二水平金属带条和两个竖直金属带条。本发明用于无线通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，具体涉及一种非交叉馈电的对数周期天线，属于无线通信领域。
背景技术
目前，超宽带技术是无线通信领域的一个重要发展方向，已经成为了国内外通信界近年来的热点问题和研究方向之一。通信技术的发展使得通信系统对天线的指标要求越来越高，为了提高通信速率，要求天线具有宽带特性；除此之外，有时需要传输超宽带频谱范围的时域信号，还要求天线具有稳定的相位中心，即要求天线具有小型化特性；为了加大通信距离，要求天线具有高增益特性；在大多数情况下，为了能和通信系统的电路方便地集成，也要求天线具有体积小、重量轻、低剖面等特性；但是天线本身为无源器件，其电气特性参数(如带宽、增益等)主要由其结构确定，过分追求某一方面的指标(如小型化)往往会带来其它指标的恶化。此时需要天线设计者综合平衡各项指标。
对数周期天线是一种常见的宽带天线，由于其良好的宽带特性，在短波、超短波及微波波段范围内获得广泛的应用，如天波传播的通信天线、电视共用天线系统的接收天线及抛物面或透镜天线的初级辐射器或相控阵天线阵的辐射单元等。然而对数周期天线想要获得较宽频带往往以增大尺寸为代价，使得天线体积大，质量大，剖面高等，严重限制了小型化系统的集成应用；同时，对于传统的对数周期天线由于其馈电往往是从最短辐射振子端进行交叉馈电的，尽管这种方式的馈电能够提高高频段辐射效率，这也使得馈电线路尺寸较大，也限制了该类型天线在日益小型化的通信系统中的应用。因此，如何获得良好超宽带特性且利于系统集成应用的小型化、馈电简易方便的对数周期天线是十分有意义的。
发明内容
本发明为解决传统对数周期天线超宽带特性与天线尺寸的矛盾以及馈电方式对系统集成应用的限制，进而提出一种非交叉馈电的对数周期天线。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括介质板、两个第一水平金属带条、两个第二水平金属带条、两个第三水平金属带条、两个第四水平金属带条、两个第五水平金属带条、两个第六水平金属带条、两个第七水平金属带条、两个第八水平金属带条、两个第九水平金属带条、两个第十水平金属带条、两个第十一水平金属带条、两个第十二水平金属带条和两个竖直金属带条，介质板是长方形板体，介质板的正面和背面分别各印刷一个竖直金属带条，且每个竖直金属带条沿长度方向的中心线均与介质板沿长度方向的中心线平行，每个竖直金属带条的下端均与介质板的底边连接，每个竖直金属带条的左侧由上至下依次印刷一个第一水平金属带条、一个第二水平金属带条、一个第三水平金属带条、一个第四水平金属带条、一个第五水平金属带条、一个第六水平金属带条、一个第七水平金属带条、一个第八水平金属带条、一个第九水平金属带条、一个第十水平金属带条、一个第十一水平金属带条、一个第十二水平金属带条，且第一水平金属带条、第二水平金属带条、第三水平金属带条、第四水平金属带条、第五水平金属带条、第六水平金属带条、第七水平金属带条、第八水平金属带条、第九水平金属带条、第十水平金属带条、第十一水平金属带条、第十二水平金属带条的右端均与相对应的一个竖直金属带条连接，每个第一水平金属带条、第二水平金属带条、第三水平金属带条、第四水平金属带条、第五水平金属带条、第六水平金属带条、第七水平金属带条、第八水平金属带条、第九水平金属带条、第十水平金属带条、第十一水平金属带条、第十二水平金属带条沿长度方向的中心线均与介质板沿宽度方向的中心线平行。
本发明的有益效果是：本发明实现了在4.2-9.2GHz频带内定向辐射，增益平坦，阻抗带宽与方向图带宽优于2:1，而天线尺寸较传统对数周期天线要小，且馈电方式简单易于实现系统集成。天线在4.2-9.2GHz的频率范围内的反射系数|S11|低于-10dB，天线的工作频带为4.2-9.2GHz，且在这个频带内满足定向辐射，其增益为6.3-9.7dBi，阻抗带宽和方向图带宽达到2:1以上，实现了对数周期天线小型化和易于系统集成的天线馈电结构。
附图说明
图1是本发明的正面示意图，图2是天线反射系数仿真结果示意图，图3是天线方向图仿真结果示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种非交叉馈电的对数周期天线包括介质板13、两个第一水平金属带条1、两个第二水平金属带条2、两个第三水平金属带条3、两个第四水平金属带条4、两个第五水平金属带条5、两个第六水平金属带条6、两个第七水平金属带条7、两个第八水平金属带条8、两个第九水平金属带条9、两个第十水平金属带条10、两个第十一水平金属带条11、两个第十二水平金属带条12和两个竖直金属带条14，介质板13是长方形板体，介质板13的正面和背面分别各印刷一个竖直金属带条14，且每个竖直金属带条14沿长度方向的中心线均与介质板13沿长度方向的中心线平行，每个竖直金属带条14的下端均与介质板13的底边连接，每个竖直金属带条14的左侧由上至下依次印刷一个第一水平金属带条1、一个第二水平金属带条2、一个第三水平金属带条3、一个第四水平金属带条4、一个第五水平金属带条5、一个第六水平金属带条6、一个第七水平金属带条7、一个第八水平金属带条8、一个第九水平金属带条9、一个第十水平金属带条10、一个第十一水平金属带条11、一个第十二水平金属带条12，且第一水平金属带条1、第二水平金属带条2、第三水平金属带条3、第四水平金属带条4、第五水平金属带条5、第六水平金属带条6、第七水平金属带条7、第八水平金属带条8、第九水平金属带条9、第十水平金属带条10、第十一水平金属带条11、第十二水平金属带条12的右端均与相对应的一个竖直金属带条14连接，每个第一水平金属带条1、第二水平金属带条2、第三水平金属带条3、第四水平金属带条4、第五水平金属带条5、第六水平金属带条6、第七水平金属带条7、第八水平金属带条8、第九水平金属带条9、第十水平金属带条10、第十一水平金属带条11、第十二水平金属带条12沿长度方向的中心线均与介质板13沿宽度方向的中心线平行。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种非交叉馈电的对数周期天线的介质板13的长度为56mm，介质板13的宽度为40mm，介质板13的厚度为1mm，介质板3的相对介电常数为4.4。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种非交叉馈电的对数周期天线的第一水平金属带条1的长度是第二水平金属带条2长度的0.89倍，第二水平金属带条2的长度是第三水平金属带条3长度的0.89倍，第三水平金属带条3的长度是第四水平金属带条4长度的0.89倍，第四水平金属带条4的长度是第五水平金属带条5长度的0.89倍，第五水平金属带条5的长度是第六水平金属带条6长度的0.89倍，第六水平金属带条6的长度是第七水平金属带条7长度的0.89倍，第七水平金属带条7的长度是第八水平金属带条8长度的0.89倍，第八水平金属带条8的长度是第九水平金属带条9长度的0.89倍，第九水平金属带条9的长度是第十水平金属带条10长度的0.89倍，第十水平金属带条10的长度是第十一水平金属带条11长度的0.89倍，第十一水平金属带条11的长度是第十二水平金属带条12长度的0.89倍，第十二水平金属带条12的长度为14mm，第一水平金属带条1、第二水平金属带条2、第三水平金属带条3、第四水平金属带条4、第五水平金属带条5、第六水平金属带条6、第七水平金属带条7、第八水平金属带条8、第九水平金属带条9、第十水平金属带条10、第十一水平金属带条11、第十二水平金属带条12的宽度均为1mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
从图2和图3可以看出，天线的工作频带为4.2-9.2GHz，且在这个频带内满足定向辐射。所设计的天线增益为6.3-9.7dBi，阻抗带宽和方向图带宽达到2:1以上。和传统的对数周期天线相比，本发明保留了该类型天线的宽带辐射特性，实现了天线小型化，同时实现了易于系统集成的非交叉馈电方式，很好的解决了不利于系统集成使用的天线尺寸和馈电方式问题。
Claims (3)
1.一种非交叉馈电的对数周期天线，其特征在于：所述一种非交叉馈电的对数周期天线包括介质板(13)、两个第一水平金属带条(1)、两个第二水平金属带条(2)、两个第三水平金属带条(3)、两个第四水平金属带条(4)、两个第五水平金属带条(5)、两个第六水平金属带条(6)、两个第七水平金属带条(7)、两个第八水平金属带条(8)、两个第九水平金属带条(9)、两个第十水平金属带条(10)、两个第十一水平金属带条(11)、两个第十二水平金属带条(12)和两个竖直金属带条(14)，介质板(13)是长方形板体，介质板(13)的正面和背面分别各印刷一个竖直金属带条(14)，且每个竖直金属带条(2)沿长度方向的中心线均与介质板(13)沿长度方向的中心线平行，每个竖直金属带条(14)的下端均与介质板(13)的底边连接，每个竖直金属带条(14)的左侧由上至下依次印刷一个第一水平金属带条(1)、一个第二水平金属带条(2)、一个第三水平金属带条(3)、一个第四水平金属带条(4)、一个第五水平金属带条(5)、一个第六水平金属带条(6)、一个第七水平金属带条(7)、一个第八水平金属带条(8)、一个第九水平金属带条(9)、一个第十水平金属带条(10)、一个第十一水平金属带条(11)、一个第十二水平金属带条(12)，且第一水平金属带条(1)、第二水平金属带条(2)、第三水平金属带条(3)、第四水平金属带条(4)、第五水平金属带条(5)、第六水平金属带条(6)、第七水平金属带条(7)、第八水平金属带条(8)、第九水平金属带条(9)、第十水平金属带条(10)、第十一水平金属带条(11)、第十二水平金属带条(12)的右端均与相对应的一个竖直金属带条(14)连接，每个第一水平金属带条(1)、第二水平金属带条(2)、第三水平金属带条(3)、第四水平金属带条(4)、第五水平金属带条(5)、第六水平金属带条(6)、第七水平金属带条(7)、第八水平金属带条(8)、第九水平金属带条(9)、第十水平金属带条(10)、第十一水平金属带条(11)、第十二水平金属带条(12)沿长度方向的中心线均与介质板(13)沿宽度方向的中心线平行。
2.根据权利要求1所述一种非交叉馈电的对数周期天线，其特征在于：介质板(13)的长度为56mm，介质板(13)的宽度为40mm，介质板(13)的厚度为1mm，介质板(3)的相对介电常数为4.4。
3.根据权利要求1所述一种非交叉馈电的对数周期天线，其特征在于：第一水平金属带条(1)的长度是第二水平金属带条(2)长度的0.89倍，第二水平金属带条(2)的长度是第三水平金属带条(3)长度的0.89倍，第三水平金属带条(3)的长度是第四水平金属带条(4)长度的0.89倍，第四水平金属带条(4)的长度是第五水平金属带条(5)长度的0.89倍，第五水平金属带条(5)的长度是第六水平金属带条(6)长度的0.89倍，第六水平金属带条(6)的长度是第七水平金属带条(7)长度的0.89倍，第七水平金属带条(7)的长度是第八水平金属带条(8)长度的0.89倍，第八水平金属带条(8)的长度是第九水平金属带条(9)长度的0.89倍，第九水平金属带条(9)的长度是第十水平金属带条(10)长度的0.89倍，第十水平金属带条(10)的长度是第十一水平金属带条(11)长度的0.89倍，第十一水平金属带条(11)的长度是第十二水平金属带条(12)长度的0.89倍，第十二水平金属带条(12)的长度为14mm，第一水平金属带条(1)、第二水平金属带条(2)、第三水平金属带条(3)、第四水平金属带条(4)、第五水平金属带条(5)、第六水平金属带条(6)、第七水平金属带条(7)、第八水平金属带条(8)、第九水平金属带条(9)、第十水平金属带条(10)、第十一水平金属带条(11)、第十二水平金属带条(12)的宽度均为1mm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105140634A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 具有v型振子的印刷对数周期天线 |
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2014
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 林澍等: "非交叉馈电的印刷对数周期天线的频域特性", 《2011年全国微波毫米波会议论文集（上册）》 * |
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| CN105140634A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-09 | 哈尔滨工业大学 | 具有v型振子的印刷对数周期天线 |
| CN105140634B (zh) * | 2015-09-06 | 2018-09-11 | 哈尔滨工业大学 | 具有v型振子的印刷对数周期天线 |
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