CN112635962B - 一种手持干扰器及其干扰器天线 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种手持干扰器及其干扰器天线，包括：天线本体，所述天线本体包括第一介质板和形成于第一介质板表面的辐射贴片，所述干扰器天线的辐射信号沿着第一介质板的延伸方向传输，并且自所述第一介质板的端部输出；超材料天线罩，所述超材料天线罩与所述第一介质板平行间隔设置，并且与所述辐射贴片的位置对应，所述超材料天线罩在第一介质板的延伸方向上覆盖所述辐射贴片，以抑制自所述辐射贴片辐射的表面波。

Description

一种手持干扰器及其干扰器天线
技术领域
本发明涉及天线设备领域，特别涉及一种手持干扰器及其干扰器天线。
背景技术
现有的干扰器天线大多存在天线的尺寸偏大、并且工作带宽不宽的问题，其大多仅适用于全向天线，而对于定向天线的辐射性能无法满足日益提高的设备需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种手持干扰器及其干扰器天线，其通过在天线本体的两侧设置用于抑制表面波的超材料天线罩，能够降低旁瓣，聚拢波束，从而在根源上提升天线的增益。
本发明的一个实施例提供一种干扰器天线，包括：
天线本体，所述天线本体包括第一介质板和形成于第一介质板表面的辐射贴片，所述干扰器天线的辐射信号沿着第一介质板的延伸方向传输，并且自所述第一介质板的端部输出；
超材料天线罩，所述超材料天线罩与所述第一介质板平行间隔设置，并且与所述辐射贴片的位置对应，所述超材料天线罩在第一介质板的延伸方向上覆盖所述辐射贴片，以抑制自所述辐射贴片辐射的表面波。
在一个实施例中，所述天线本体进一步包括：
引向器，所述引向器形成于第一介质板的表面，且位于所述辐射贴片与所述端部之间，以引导所述辐射信号自所述端部输出。
在一个实施例中，所述引向器在第一介质板的延伸方向上至少部分地暴露于所述超材料天线罩以外。
在一个实施例中，所述引向器包括多个平行间隔设置的引向器单元，所述多个引向器单元与所述端部平行。
在一个实施例中，所述多个引向器单元长度不全部相同，其中，邻近所述端部的引向器单元的长度大于等于邻近所述辐射贴片的引向器单元的长度。
在一个实施例中，所述超材料天线罩包括至少一层阵列超材料板，所述阵列超材料板包括第二介质板和形成于第二介质板的多个超材料单元，
所述多个超材料单元在第二介质板的表面形成等间距的矩阵阵列，超材料单元的数量与所述辐射贴片的面积相对应。
在一个实施例中，每个所述超材料单元为王字型金属结构，包括：
与所述端部垂直的第一支臂、第二支臂、第三支臂，所述第一支臂、第二支臂、第三支臂等间隔平行设置，第二支臂位于第一支臂和第三支臂之间；
连接于所述第一支臂、第二支臂、第三支臂的中点的第四支臂，所述第四支臂与所述端部平行；
所述第一支臂和第三支臂的间距为四分之一波长，长度为四分之一波长；
第二支臂的长度小于四分之一波长。
在一个实施例中，所述第一支臂和第三支臂的两端进一步包括朝向超材料单元内延伸的折弯。
在一个实施例中，相邻的两个超材料单元之间的间距为二分之一波长。
本发明的另一实施例还提供了一种手持干扰器，包括如上所述的干扰器天线。
由以上技术方案可知，在本实施例中，超材料天线罩20设置为与信号的辐射方向相同，其作用不是引导、而是抑制沿着非辐射方向传播的表面波，从而降低旁瓣，起到聚拢波束的作用，使得辐射信号尽可能全部沿着辐射方向传播，从而在根源上提升天线的增益。
进一步地，通过在天线本体上设置位于辐射贴片和信号输出端之间的引向器，可提升2.4GHz频段天线内的增益，同时保证较宽的匹配带宽。
并且，本实施例通过设置辐射贴片的形状，在增大电流路径的同时减少天线面积，并且在两个辐射贴片之间形成了用于设置引向器的辐射开角，在提高天线增益的同时缩小了天线的面积。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1是现有的干扰器天线的结构示意图。
图2是本发明的干扰器天线的第一实施例的结构示意图。
图3是图2中干扰器天线的侧视图。
图4是本发明的干扰器天线的第二实施例中的超材料天线罩的结构示意图。
图5是图4中的超材料单元的结构示意图。
图6是本发明的干扰器天线的第三实施例中的天线本体的结构示意图。
图7是本发明的干扰器天线的第四实施例中的天线本体的结构示意图。
图8、图9和图10分别为1.575GHz、2.4GHz和5.8GHz频段下的天线回拨损耗S11曲线。
图11、图12和图13分别为1.575GHz、2.4GHz、和5.8GHz频段下的天线增益方向图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
本发明的目的在于提供一种手持干扰器及其干扰器天线，其通过在天线本体的两端设置用于抑制表面波的超材料天线罩，能够降低旁瓣，聚拢波束，从而在根源上提升天线的增益。
图2是本发明的干扰器天线的第一实施例的结构示意图。图3是图2中干扰器天线的侧视图。如图2和图3所示，本发明提供一种干扰器天线，包括：
天线本体10，其包括第一介质板11和形成于第一介质板11表面的辐射贴片12，干扰器天线的辐射信号自第一介质板11的端部11a输出；
超材料天线罩20，超材料天线罩20与第一介质板11平行间隔设置，并且与辐射贴片12的位置对应，超材料天线罩20在第一介质板11的延伸方向上覆盖辐射贴片12，以抑制自辐射贴片12辐射的表面波。
在本实施例中，天线本体10为定向天线，具体地，为一种端射天线，其最大辐射方向为天线本体10的径向方向，而非法向方向。在本实施例中，天线本体10的辐射信号的传输方向为自第一介质板11的端部11a输出。其中，端部11a可形成为收缩部，以形成用于信号输出的尖端。
通常情况下，如图1所示，超材料天线罩设置为邻近定向天线的输出端，并且垂直于信号的辐射方向，以引导辐射信号自输出端输出，作用在于对主波束的增益。而在本实施例中，超材料天线罩20设置为与信号的辐射方向相同，其作用不是引导、而是抑制沿着非辐射方向传播的表面波，从而降低旁瓣，起到聚拢波束的作用，使得辐射信号尽可能全部沿着辐射方向传播，从而在根源上提升天线的增益。
其中，超材料天线罩20的位置与辐射贴片12的位置相对应。当天线本体10仅包括设置于第一介质板11一侧表面的辐射贴片时，本实施例的干扰器天线可仅包括设置于第一介质板11的对应一侧的一个超材料天线罩。在一个实施例中，天线本体10包括设置于第一介质板11的两侧表面的辐射贴片12，两个辐射贴片12通过金属化通孔导通，馈电结构14用于天线馈电，接入信号。本实施例的干扰器天线可如图3所示包括两个超材料天线罩20，两个超材料天线罩20对称地设置于天线本体10的两侧，并且与天线本体10平行间隔设置。超材料天线罩20覆盖辐射贴片12的范围，以全面抑制自辐射贴片12辐射的表面波。
在一个具体实施例中，本发明的干扰器天线应用于一种手持无人机的拦截设备中，其中该天线为径向辐射，天线工作范围在1-6.5GHz。针对目前常用的无人机的3个主流频段，即1.575GHz、2.4GHz、5.8GHz频段。在一个优选实施例中，超材料天线罩通过设计超材料单元结构，可以抑制表面波，降低旁瓣，聚拢波束，提升5.8GHz频段的天线增益。
在如图4所示的一个实施例中，超材料天线罩20包括至少一层阵列超材料板21，每层阵列超材料板21包括第二介质板211和形成于第二介质板211的多个超材料单元212，
其中，多个超材料单元212在第二介质板211的表面形成等间距的矩阵阵列，超材料单元212的数量与辐射贴片12的面积相对应。
其中，超材料单元212的矩阵阵列可包括多行，每一行可包括多列，而行间距和列间距均相同。并且，该间距是由工作频段决定的，对于一个具体的目标频段来说，该间距是恒定的。在本实施例中，对于5.8GHz频段，相邻的超材料单元212之间的间距为半个波长。
超材料单元212的间距恒定，而其组成的矩阵阵列的面积是与辐射贴片12的面积相对应的，因此，超材料单元212的数量是由辐射贴片12的面积决定的。辐射贴片12的面积越大，超材料单元的矩阵阵列的面积越大，超材料单元212的数量越多。
在一个具体实施例中，如图5所示，每个超材料单元212为王字型金属结构，包括：
与端部11a的侧边垂直的第一支臂212a、第二支臂212b、第三支臂212c，第一支臂212a、第二支臂212b、第三支臂212c等间隔平行设置，第二支臂212b位于第一支臂212a和第三支臂212c之间；
连接于第一支臂212a、第二支臂212b、第三支臂212c的中点的第四支臂212d，第四支臂212d与端部11a的侧边平行；
其中，第一支臂212a和第三支臂212c的间距为四分之一波长，长度为四分之一波长；第二支臂212b的长度小于四分之一波长。这里的波长为针对5.8GHz频段的波长。其中，λ＝3.0×108÷(5.8×109)＝51.7mm。
为了在提高天线增益的前提下避免相邻的超材料单元之间的电磁干扰，在一个优选实施例中，第一支臂212a和第三支臂212c的两端进一步包括朝向超材料单元212内延伸的折弯212e。
在本发明的一个优选实施例中，提供一种干扰器天线，其包括如图6所示的天线本体10和如图2至图5中任一附图示出的超材料天线罩20。
其中，天线本体10包括第一介质板11和形成于第一介质板11表面的辐射贴片12，干扰器天线的辐射信号自第一介质板11的端部11a输出；
超材料天线罩20与第一介质板11平行间隔设置，并且与辐射贴片12的位置对应，超材料天线罩20在第一介质板11的延伸方向上覆盖辐射贴片12，以抑制自辐射贴片12辐射的表面波。
在本实施例中，辐射贴片12并不限于图中所示的图案，天线本体10进一步包括：
引向器13，引向器13形成于第一介质板11的表面，且位于辐射贴片12与端部11a之间，以引导辐射信号自端部11a输出。
其中，引向器13可用于提升2.4GHz频段天线内的增益，同时保证较宽的匹配带宽。
结合图2所示，引向器13在第一介质板11的延伸方向上至少部分地暴露于超材料天线罩20以外，以避免沿着辐射方向的信号受到超材料天线罩20的抑制作用。
具体地，引向器13可包括多个沿着辐射方向平行间隔设置的引向器单元13a、13b、13c、13d、13e，多个引向器单元13a、13b、13c、13d、13e与端部11a的侧边平行。
其中，多个引向器单元13a、13b、13c、13d、13e长度不全部相同，在一个优选实施例中，邻近端部11a的引向器单元的长度大于等于邻近辐射贴片12的引向器单元的长度。
其中，每个引向器单元的长度可约等于半个波长，这里所指的波长是针对2.4GHz频段的波长。
在本发明的一个优选实施例中，提供一种干扰器天线，其包括如图7所示的天线本体10和如图2至图5中任一附图示出的超材料天线罩20。
其中，天线本体10包括第一介质板11和形成于第一介质板11表面的辐射贴片12，干扰器天线的辐射信号自第一介质板11的端部11a输出；
超材料天线罩20与第一介质板11平行间隔设置，并且与辐射贴片12的位置对应，超材料天线罩20在第一介质板11的延伸方向上覆盖辐射贴片12，以抑制自辐射贴片12辐射的表面波。
如图7所示，在本实施例中，辐射贴片12包括设置于第一介质板11的上表面的第一辐射臂121和设置于第一介质板11的下表面的第二辐射臂122，其中，第一辐射臂121具有信号输入端14，结合图3所示，信号输入端14即为干扰器天线的馈电点。
第一辐射臂121还包括第一辐射本体，其中，第一辐射本体与信号输入端14连接为一体，并且，信号输入端14与第一辐射本体的连接处设置为圆弧过渡，从而保证阻抗的连续性。第一辐射本体呈梳齿状，其具有多个第一信号辐射齿1211，多个第一信号辐射齿1211的一端间隔布置，以用于增大电流路径的同时减少天线面积。第一辐射本体还具有第一齿连接部1212，多个第一信号辐射齿1211的另一端均连接至第一齿连接部1212。其中，第一齿连接部1212的背离第一信号辐射齿121的一侧具有以渐变线弧度变化的轮廓线，该轮廓线朝向第一信号辐射齿121一侧弯曲，以用于保证宽频段性能。第一齿连接部1212与最邻近信号输入端14的一个第一信号辐射齿121相接的轮廓为弧形变化端，其用于提升宽频带内阻抗匹配。
第二辐射臂122具有与第一辐射臂121相同的形状，其与第一辐射臂121以轴对称的方式设置于第一介质板11的上、下两侧表面，其中，信号输入端14在第一介质板11的表面设置于远离端部11a的一侧，而第一齿连接部1212的背离第一信号辐射齿121的一侧设置为邻近第一辐射臂121和第二辐射臂122的中心对称轴(沿着辐射方向延伸)，而多个第一信号辐射齿1211自第一齿连接部朝向第一介质板的边缘延伸。由此，第一辐射臂121和第二辐射臂122的邻近端部11a的一侧形成辐射开角。
第二辐射臂122进一步包括接地部1221，第一辐射臂121和第二辐射臂122均与接地部1221接地连接，接地部1221设置为梯形的形状，以用于提升宽频带内阻抗匹配。
进一步地，天线本体10进一步包括：
引向器13，引向器13形成于第一介质板11的表面，且位于辐射贴片12与端部11a之间，以引导辐射信号自端部11a输出。
优选地，引向器13可设置于第一辐射臂121和第二辐射臂122之间的辐射开角处，以减小天线本体10的面积。
其中，引向器13可用于提升2.4GHz频段天线内的增益，同时保证较宽的匹配带宽。
结合图2所示，引向器13在第一介质板11的延伸方向上至少部分地暴露于超材料天线罩20以外，以避免沿着辐射方向的信号受到超材料天线罩20的抑制作用。
具体地，引向器13可包括多个沿着辐射方向平行间隔设置的引向器单元13a、13b、13c、13d、13e，多个引向器单元13a、13b、13c、13d、13e与端部11a的侧边平行。
其中，多个引向器单元13a、13b、13c、13d、13e长度不全部相同，在一个优选实施例中，邻近端部11a的引向器单元的长度大于等于邻近辐射贴片12的引向器单元的长度。
其中，每个引向器单元的长度可约等于半个波长，这里所指的波长是针对2.4GHz频段的波长。
在本实施例中，通过将超材料天线罩20设置为与信号的辐射方向相同，其作用不是引导、而是抑制沿着非辐射方向传播的表面波，从而降低旁瓣，起到聚拢波束的作用，使得辐射信号尽可能全部沿着辐射方向传播，从而在根源上提升天线的增益。在一个优选实施例中，超材料天线罩用于提升5.8GHz频段的天线增益。
进一步地，通过在天线本体上设置位于辐射贴片和信号输出端之间的引向器，可提升2.4GHz频段天线内的增益，同时保证较宽的匹配带宽。
并且，本实施例通过设置辐射贴片的形状，在增大电流路径的同时减少天线面积，并且在两个辐射贴片之间形成了用于设置引向器的辐射开角，在提高天线增益的同时缩小了天线的面积。
图8为1.575GHz频段天线回拨损耗S11曲线，在该频段内，天线的回拨损耗S11都在-15dB以下。图9为2.4GHz频段天线回拨损耗S11曲线，在该频段内，天线的回拨损耗S11都在-15dB以下。图10为5.8GHz频段天线回拨损耗S11曲线，在该频段内，天线的回拨损耗S11都在-15dB以下。图11为1.575GHz频段天线增益方向图，天线的最大增益达到了9.6dBi。图12为2.4GHz频段天线增益方向图，天线的最大增益达到了12.6dBi。图13为5.8GHz频段天线增益方向图，天线的最大增益达到了15.4dBi。经实验证明，该天线的性能远超同类产品。
本发明还提供了一种手持干扰器，其包括如上所述的任一一种干扰器天线。
在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种干扰器天线，其特征在于，包括：
天线本体(10)，所述天线本体(10)包括第一介质板(11)和形成于第一介质板(11)表面的辐射贴片(12)，所述干扰器天线的辐射信号沿着第一介质板(11)的延伸方向传输，并且自所述第一介质板(11)的端部(11a)输出；
超材料天线罩(20)，所述超材料天线罩(20)与所述第一介质板(11)平行间隔设置，并且与所述辐射贴片(12)的位置对应，所述超材料天线罩(20)在第一介质板(11)的延伸方向上覆盖所述辐射贴片(12)，所述超材料天线罩(20)设置为与信号的辐射方向相同，以抑制自所述辐射贴片(12)辐射的表面波和降低旁瓣。
2.根据权利要求1所述的干扰器天线，其特征在于，所述天线本体(10)进一步包括：
引向器(13)，所述引向器(13)形成于第一介质板(11)的表面，且位于所述辐射贴片(12)与所述端部(11a)之间，以引导所述辐射信号自所述端部(11a)输出。
3.根据权利要求2所述的干扰器天线，其特征在于，所述引向器(13)在第一介质板(11)的延伸方向上至少部分地暴露于所述超材料天线罩(20)以外。
4.根据权利要求3所述的干扰器天线，其特征在于，所述引向器(13)包括多个平行间隔设置的引向器单元(13a、13b、13c、13d、13e)，所述多个引向器单元(13a、13b、13c、13d、13e)与所述端部(11a)平行。
5.根据权利要求4所述的干扰器天线，其特征在于，所述多个引向器单元(13a、13b、13c、13d、13e)长度不全部相同，其中，邻近所述端部(11a)的引向器单元的长度大于等于邻近所述辐射贴片(12)的引向器单元的长度。
6.根据权利要求1所述的干扰器天线，其特征在于，所述超材料天线罩(20)包括至少一层阵列超材料板(21)，所述阵列超材料板(21)包括第二介质板(211)和形成于第二介质板(211)的多个超材料单元(212)，
所述多个超材料单元(212)在第二介质板(211)的表面形成等间距的矩阵阵列，超材料单元(212)的数量与所述辐射贴片(12)的面积相对应。
7.根据权利要求6所述的干扰器天线，其特征在于，每个所述超材料单元(212)为王字型金属结构，包括：
与所述端部(11a)垂直的第一支臂(212a)、第二支臂(212b)、第三支臂(212c)，所述第一支臂(212a)、第二支臂(212b)、第三支臂(212c)等间隔平行设置，第二支臂(212b)位于第一支臂(212a)和第三支臂(212c)之间；
连接于所述第一支臂(212a)、第二支臂(212b)、第三支臂(212c)的中点的第四支臂(212d)，所述第四支臂(212d)与所述端部(11a)平行；
所述第一支臂(212a)和第三支臂(212c)的间距为四分之一波长，长度为四分之一波长；
第二支臂(212b)的长度小于四分之一波长。
8.根据权利要求7所述的干扰器天线，其特征在于，所述第一支臂(212a)和第三支臂(212c)的两端进一步包括朝向超材料单元(212)内延伸的折弯(212e)。
9.根据权利要求6所述的干扰器天线，其特征在于，相邻的两个超材料单元(212)之间的间距为二分之一波长。
10.一种手持干扰器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一权利要求所述的干扰器天线。
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