CN109586014A - 一种开口矩形腔内的单极子天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开口矩形腔内的单极子天线，包括开口矩形腔和单极子天线，所述开口矩形腔由一段矩形波导和金属板组成，所述矩形波导的一端被所述金属板封闭，所述单极子天线安装固定于所述开口矩形腔或矩形波导腔内。开口矩形腔把单极子天线从全向天线变为定向天线，一方面减小了天线尺寸、提高了天线增益，在用于阵列天线时，又可以大大降低天线单元之间的互耦。采用开口矩形腔内的单极子天线可以构成密集布阵的天线阵列，在同样阵列体积条件下布设更多的阵元显著提高天线增益，同时避免了由天线单元互偶导致天线方向性特性变差的问题。

Description

一种开口矩形腔内的单极子天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及对单极子天线的改进，即开口矩形腔内的单极子天线。
背景技术
偶极子天线，特别是半波振子天线，是应用非常广泛的一类天线，特别是在阵列天线中用作单元天线。单极子天线(四分之一波长)是从偶极子天线演变而来的，它的尺寸比半波振子小一半，而方向性系数比半波振子天线高3dB。单极子天线中的“地”面感应电流起到辐射作用，一方面提高了天线方向性系数，另一方面又屏蔽了外界对单极子天线的影响。
为了提高天线增益，常常会把单元天线组成阵列天线，天线阵元数越多，则天线阵增益越高。通常单元天线之间存在互耦，从而影响天线的输入阻抗(互阻抗)、方向性系数、辐射方向图以及相控阵的波束扫描，进而影响到天线布阵。在天线阵设计中，设计师总是尽可能克服天线单元之间的互耦，使(天线阵列中的)天线单元特性逼近自由空间中天线的特性，从而有效提高天线阵的增益。
单极子天线具有尺寸小、方向性好的优势，已经被作为单元天线应用于阵列天线设计。但是受制于现有单极子天线之间的互耦，阵列天线中的单极子天线单元间距通常大于等于二分之一波长。在阵列天线尺寸一定的情况下，如果通过密集布阵的方式进一步提高天线增益，就需要采用互偶更小的单元天线。
发明内容
本发明提供一种开口矩形腔内的单极子天线，相对于现有的单极子天线具有更低的天线间互偶，能够作为单元天线广泛应用于阵列天线、相控阵、反隐身雷达、超视距雷达等技术领域。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种开口矩形腔内的单极子天线，包括开口矩形腔和单极子天线，所述开口矩形腔由一段矩形波导和金属板组成，所述矩形波导的一端被所述金属板封闭，所述单极子天线安装固定于所述矩形波导腔内。
优选的，所述单极子天线的安装点位于所述矩形波导截面宽边所在的波导壁的中心区域。
优选的，所述单极子天线平行于所述矩形波导的截面，垂直于截面宽边所在的波导壁。
优选的，所述矩形波导的长度为λ/2，截面宽边长a为λ/2，截面窄边长b≤λ/2，天线辐射面ab≤0.25λ2。
优选的，所述单极子天线是基于介质基片的加载了电容折合单极子天线。
优选的，所述基于介质基片的加载了电容折合单极子天线的高度为λ/4。
优选的，通过同轴线或者微带线对所述单极子天线馈电。
本发明的有益效果在于，开口矩形腔把单极子天线从全向天线变为定向天线，一方面减小了天线尺寸、提高了天线增益，在用于阵列天线时，又可以大大降低天线单元之间的互耦。采用开口矩形腔内的单极子天线作为单元天线可以构成密集布阵的天线阵列，在同样阵列体积条件下布设更多的阵元显著提高天线增益，同时避免了由天线单元互偶导致天线方向性特性变差的问题。
附图说明
图1是本发明开口矩形腔内的单极子天线的结构图；
图2是本发明开口矩形腔内的单极子天线的3D方向图；
图3是本发明开口矩形腔内的单极子天线的S11参数。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是开口矩形腔内的单极子天线的结构图。开口矩形腔内的单极子天线由两部分组成，一是开口矩形腔1，二是四分之一波长折合单极子天线4。开口矩形腔1是一段半波长矩形波导2，一端用金属板3封闭起来形成短路面，另一端是开口矩形波导，作为本天线的辐射面。矩形波导2截面宽边长度是半波长；截面窄边长度大于四分之一波长，小于半波长(在给出的示例中窄边长度为0.44λ)，本天线的辐射面ab≤0.25λ2，矩形波导腔体长度是半波长。
单极子天线4安装在矩形波导内部，平行于矩形波导2的截面，垂直于截面宽边所在的波导壁。具体安装位置在截面宽边所在的波导壁的中央，可以位于宽边所在的波导壁的中心点及其周围区域。单极子天线4到开口矩形波导腔短路面和天线口径面的距离相等，为四分之一波长，到波导截面两窄边的距离大致相等。
单极子天线4是加载了电容的折合单极子，制作在介质基片上，加载电容可以用来调整天线谐振频率和S11参数。单极子天线4在矩形波导2内激励起矩形波导主模式，即TE10模式。折合单极子天线4一端通过同轴线或者微带线馈电，另一端直接接地。
图2展示了经计算机仿真得到的远场条件下开口矩形腔内的单极子天线的3D方向图，其工作频率为2GHz。由图2可知，开口矩形腔1把单极子天线4从全向天线变了定向天线天线，方向性系数超过6.4dB，高于有理想导体反射面的半波振子天线的方向性系数(5.15dB)。
图3提供经计算机仿真得到的开口矩形腔内的单极子天线的S11参数。2GHz工作频率条件下，天线满足S11≤-10dB条件下的频带宽度大于100MHz。

Claims (7)

1.一种开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：包括开口矩形腔(1)和单极子天线(4)，所述开口矩形腔(1)由一段矩形波导(2)和金属板(3)组成，所述矩形波导(2)的一端被所述金属板(3)封闭，所述单极子天线(4)安装固定于所述矩形波导(2)腔内。
2.根据权利要求1所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：所述单极子天线(4)的安装点位于所述矩形波导(2)截面宽边所在的波导壁的中心区域。
3.根据权利要求1所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：所述单极子天线(4)平行于所述矩形波导(2)的截面，垂直于截面宽边所在的波导壁。
4.根据权利要求1所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：所述矩形波导(2)的长度为λ/2，截面宽边长a为λ/2，截面窄边长b≤λ/2，天线辐射面ab≤0.25λ2。
5.根据权利要求1所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：所述单极子天线(4)是基于介质基片的加载了电容折合单极子天线。
6.根据权利要求5所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：所述基于介质基片的加载了电容折合单极子天线的高度为λ/4。
7.根据权利要求1所述的开口矩形腔内的单极子天线，其特征在于：通过同轴线或者微带线对所述单极子天线(4)馈电。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534888A (zh) * 2019-08-30 2019-12-03 歌尔科技有限公司 一种毫米波天线及无线设备
CN114374092A (zh) * 2021-12-23 2022-04-19 西安电子科技大学 宽带低剖面小型化amc腔体单极子天线

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070164907A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Gaucher Brian P Apparatus and methods for packaging integrated circuit chips with antenna modules providing closed electromagnetic environment for integrated antennas
CN2938452Y (zh) * 2006-05-18 2007-08-22 兰州大学 背腔式微带天线
CN101394024A (zh) * 2008-11-06 2009-03-25 上海交通大学 带背腔的超宽带椭圆缝隙天线
CN102882009A (zh) * 2012-10-08 2013-01-16 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种双极化宽带弱耦合馈源阵列
CN104701623A (zh) * 2015-03-25 2015-06-10 电子科技大学 一种高隔离度mimo天线
JP2017130828A (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 パナソニック株式会社 円板装荷モノポールアンテナ及び通信装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070164907A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Gaucher Brian P Apparatus and methods for packaging integrated circuit chips with antenna modules providing closed electromagnetic environment for integrated antennas
CN2938452Y (zh) * 2006-05-18 2007-08-22 兰州大学 背腔式微带天线
CN101394024A (zh) * 2008-11-06 2009-03-25 上海交通大学 带背腔的超宽带椭圆缝隙天线
CN102882009A (zh) * 2012-10-08 2013-01-16 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种双极化宽带弱耦合馈源阵列
CN104701623A (zh) * 2015-03-25 2015-06-10 电子科技大学 一种高隔离度mimo天线
JP2017130828A (ja) * 2016-01-21 2017-07-27 パナソニック株式会社 円板装荷モノポールアンテナ及び通信装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534888A (zh) * 2019-08-30 2019-12-03 歌尔科技有限公司 一种毫米波天线及无线设备
CN114374092A (zh) * 2021-12-23 2022-04-19 西安电子科技大学 宽带低剖面小型化amc腔体单极子天线
CN114374092B (zh) * 2021-12-23 2022-12-06 西安电子科技大学 宽带低剖面小型化amc腔体单极子天线

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