CN116231275A - 双端馈电式差分天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双端馈电式差分天线，其包括参考地和两条形振子，其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度，其中两所述条形振子分别具有一耦合段，其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端，两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸，以在于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号的激励信号的状态形成两所述耦合段之间的耦合而实现对所述双端馈电式差分天线的差分馈电。

Description

双端馈电式差分天线

技术领域

本发明涉及微波探测领域，特别涉及基于多普勒效应原理的一种双端馈电式差分天线。

背景技术

随着物联网技术的发展，人工智能、智能家居、以及智能安防技术对于环境探测，特别是对于人的存在、移动以及微动的动作特征的探测准确性的需求越来越高，只有获取足够稳定的探测结果，才能够为智能终端设备提供准确的判断依据。其中基于多普勒效应原理的微波探测技术作为人与物，物与物之间相联的重要枢纽在行为探测和存在探测技术中具有独特的优势，其能够在不侵犯人隐私的情况下，探测出活动物体，比如人的动作特征、移动特征、以及微动特征，甚至是人的心跳和呼吸特征信息，因而具有广泛的应用前景。具体地，相应微波探测器被一激励信号馈电而发射对应所述激励信号的频率一微波波束至所述目标空间，进而于所述目标空间形成一探测区域，和接收所述微波波束被所述探测区域内的相应物体反射形成的一反射回波而传输对应所述反射回波频率的一回波信号至一混频检波单元，其中所述混频检波单元混频所述激励信号和所述回波信号而输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间的频率/相位差异的一多普勒中频信号，其中基于多普勒效应原理，在反射所述微波波束的所述物体处于运动的状态时，所述回波信号与所述激励信号之间具有一定的频率/相位差异而于所述多普勒中频信号呈现相应的幅度波动以反馈人体活动。

在由ITU-R(ITU Radiocommunication Sector，国际通信联盟无线电通信局)定义的供开放给诸如工业、科学和医学等机构使用的无需授权许可的ISM频段中，被应用于微波探测的频段主要有2.4Ghz、5.8Ghz、10.525Ghz、24.125Gh等有限的频段资源，并且相应的微波探测器在使用这些频段时需要遵守一定的发射功率(一般发射功率低于1W)以减小对其他无线电设备的干扰，虽然不同频段的定义和许可能够规范无线电的使用频段而减小不同频段的无线电设备之间相互干扰的概率，但在有限的频段资源许可下，随着物联网技术的高速发展，对应相邻频段或相同频段的无线电使用覆盖率的高速提升，如日益普及的5G无线路由器，或在原2.4G无线路由器的基础上基于双工模式而新增的5G频段，以致于相邻或相同频段的无线电之间相互干扰的问题日益严重，且随着以人为本的智能化竞争，对人体动作特征包括呼吸动作甚至心跳动作的精准探测需求也极速提升。因此，抗干扰性能作为衡量相应微波探测模块的精准度的其中一项影响因素，在无线电之间相互干扰的问题日益严重的背景下，现有的微波探测器的精准度难以维持，更遑论提升至满足对人体动作特征包括呼吸动作甚至心跳动作的精准探测需求。

进一步地，由于相应微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界而具有非确定性，并由于缺乏对电磁辐射的有效控制手段，即对相应微波波束的梯度边界的整形手段，主要体现在对微波波束的波束角的调整手段的匮乏，相应微波探测器发射的所述微波波束所覆盖的实际探测空间难以被稳定控制，并进一步基于所述微波波束在不同目标探测空间的反射和穿透行为，造成现有微波探测器的实际探测空间无法独立基于对微波波束的波束角的调整与相应目标探测空间相匹配的状况，如此以在实际探测空间之外的目标探测空间无法被有效探测的状态，和/或在目标探测空间之外的实际探测空间存在环境干扰的状态，包括动作干扰、电磁干扰以及因电磁屏蔽环境造成的自激干扰，造成现有的基于多普勒效应原理的微波探测技术精准度差和/或抗干扰性能差的问题，即由于微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界，同时缺乏对微波波束的梯度边界的整形手段，以及基于所述微波波束的反射和穿透特性，现有的微波探测器的实际探测空间难以在实际应用中匹配相应的目标探测空间，造成现有的微波探测器在实际应用中于不同应用场景的适应能力有限并具有较差的探测稳定性的缺陷。

为解决以上缺陷，现有的微波探测器主要通过窄化其天线的频带宽度的方式降低同频段的天线之间相互干扰的概率，和通过提高所述回波信号的强度的方式提高所述多普勒中频信号中相应有效信号相对于干扰信号的幅度差值而以所述多普勒中频信号在幅值上的相应阈值设定降低所述微波探测模块的灵敏度，以基于灵敏度的降低排除与低幅值的干扰信号相对应的所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰。一方面，虽然通过窄化天线的频带宽度的方式能够降低同频段的天线之间相互干扰的概率，但基于工作原理上的差异，通信用途的天线(如无线路由器中的天线)往往被设计具有较宽的频带宽度以满足多信道通信的要求，对应在相邻频段或相同频段的无线电使用覆盖率被高速提升的背景下，对微波探测器的天线的频带宽度的窄化无法保障现有的微波探测器的天线不受通信用途的天线的干扰，或不对通信用途的天线造成干扰；此外，基于天线的频带宽度与天线的结构形态和尺寸之间的对应关系，对微波探测器的天线的频带宽度的窄化同时会形成对该天线在结构和尺寸上的高精度要求，并且相应的高精度要求会随着天线的谐振频点的提高而愈发苛刻，对应产生额外的成本负担。另一方面，由于所述多普勒中频信号的幅值关联于所述反射回波的能量大小而同时关联于环境中的反射面面积大小，运动物体的反射面大小和运动速度以及与所述微波探测模块之间的距离，因此，基于所述微波探测器的灵敏度的降低无法准确排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰以致对所述目标探测空间的探测并不稳定和准确；此外，基于现有的微波探测器对回波信号的高强度要求，对实际探测空间的范围调整倾向于在覆盖相应目标探测空间的同时在所述目标探测空间具有较高的电磁辐射能量密度，如此以造成现有的微波探测器无法基于灵敏度的降低避免对所述目标探测空间内的通信用途的天线造成干扰，并在通信用途的天线对高信号强度的追求下，难以基于灵敏度的降低避免受到所述目标探测空间内的通信用途的天线的干扰。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中所述双端馈电式差分天线具有较小的最小发射功率极值而在作为发射天线被应用于微波探测时，能够通过降低所述发射天线的发射功率的方式，降低了相应所述微波波束和所述反射回波的信号强度，即降低了所述微波波束和所述反射回波的电磁辐射能量密度，进而能够利用通信装置自带的底噪抑制机制，避免所述发射天线对相应通信装置造成干扰而能够降低甚至解除安装环境内的通信装置的安装位置对所述发射天线于相应安装环境的安装位置的限制。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中通过降低所述发射天线的发射功率的方式，所述微波波束的信号强度被降低，以基于所述微波波束对砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃的穿透行为产生的损耗远大于在空间内传播所产生的损耗的特性，在所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态的状态，利用界定目标探测空间的砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃对弱信号形态的所述微波波束的吸收，形成对弱信号形态的所述微波波束的梯度边界的适应性界定，对应在不限制所述目标探测空间的空间形态的状态，使得所述发射天线的以砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃为界的有效探测空间能够与相应所述目标探测空间相匹配而提高所述双端馈电式差分天线在微波探测应用中对不同目标探测空间的适应性。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中通过降低所述发射天线的发射功率的方式，所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态，则基于所述微波波束的反射行为所产生的损耗相对于所述微波波束的辐射能量的占比被提高，如此以能够避免基于多次反射行为所产生的自激干扰。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中通过降低所述发射天线的发射功率的方式，所述发射天线的抗扰度对所述发射天线的频带宽度的依赖性被降低，对应降低了对所述发射天线的精度要求而有利于降低所述发射天线的生产成本。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中所述双端馈电式差分天线采用相差馈电的方式而能够降低其作为发射天线在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗，因而具有较小的最小发射功率极值，对应在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态，有利于保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中所述双端馈电式差分天线包括一参考地和两条形振子，其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度，其中两所述条形振子分别具有一耦合段，其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端，两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸，并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离，即其中一所述耦合段上的任一点至另一所述耦合段的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6，其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数，如此以在所述双端馈电式差分天线作为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号而被相差馈电的状态，基于两所述条形振子与所述参考地之间的耦合具有大于90°的相差实现趋于线极化的极化形态，和基于两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段之间的耦合，并基于两所述耦合段之间的相互耦合形成共同的谐振频点，即在以所述双端馈电式差分天线为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号的状态，于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电，在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值，进而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

本发明的另一目的在于提供一种双端馈电式差分天线，其中在所述双端馈电式差分天线作为所述发射天线的状态，优选地基于对所述发射天线趋于180°相差的平衡差分馈电，在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值，从而在降低所述发射天线的发射功率至小于等于0dBm或更低的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

根据本发明的上述至少一个目的，本发明提供双端馈电式差分天线，所述双端馈电式差分天线包括参考地和两条形振子，其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度，其中两所述条形振子分别具有一耦合段，其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端，两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸，如此以在所述双端馈电式差分天线作为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号而被相差馈电的状态，基于两所述条形振子与所述参考地之间的耦合具有大于90°的相差实现趋于线极化的极化形态，和基于两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段之间的耦合，并基于两所述耦合段之间的相互耦合形成共同的谐振频点，即在以所述双端馈电式差分天线为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号的状态，于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电，在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值，进而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段的所述近端。

在一实施例中，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

在一实施例中，其中两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸，并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离，即其中一所述耦合段上的任一点至另一所述耦合段的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6，其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数。

在一实施例中，其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以相互平行的错位方向相向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段的所述近端。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

在一实施例中，其中一所述耦合段于其中部被电性连接于另一所述耦合段的中部。

在一实施例中，其中所述耦合段具有在所述条形振子的截面方向的截面面积变化。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，在垂直靠近所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，在垂直靠近所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地不同距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，其中所述两所述耦合段的长度不限制相同。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间先在垂直远离所述参考地方向延伸，后在距所述参考地等距离的位置，顺序被弯折而在相互平行的错位方向反向延伸，被弯折而在相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及被再次弯折而在相互平行的错位方向相向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以错位交错方向相向延伸。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以远离所述参考地且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段。

在一实施例中，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以远离所述参考地且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段，以及在距所述参考地等距离的位置在垂直远离所述参考地方向延伸。

附图说明

图1A为依本发明的一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图1B为图1A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图2为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图3A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图3B为图3A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图4A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图4B为图4A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图5为依本发明的另一实施例的板载式双端馈电式差分天线的结构示意图。

图6A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图6B为图6A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图7为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图8为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图9A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图9B为图9A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图10为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图11A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图11B为11A的双端馈电式差分天线的仿真效果图。

图12为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图13A为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图13B为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图14为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

图15为依本发明的另一实施例的双端馈电式差分天线的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考本发明的说明书附图之图1A至图15所示，基于在微波探测应用中降低发射天线的自身介质损耗的方式，组合以对所述发射天线的差分馈电，降低所述发射天线的最小发射功率极值，本发明提供一双端馈电式差分天线10，以在微波探测应用中采用所述双端馈电式差分天线10作为所述发射天线的状态，降低所述发射天线的最小发射功率极值，以在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

对应于图1A至图15，所述双端馈电式差分天线10包括一参考地11和两条形振子12，其中以两所述条形振子12的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子12的馈电端121，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度，其中两所述条形振子12分别具有一耦合段122，其中以所述耦合段122的靠近其所属的所述条形振子12的所述馈电端121的一端为所述耦合段122的近端，两所述耦合段122自所述近端在相向方向延伸，如此以在所述双端馈电式差分天线10作为所述发射天线于两所述条形振子12的两所述馈电端121接入相差大于90°的激励信号而被相差馈电的状态，基于两所述条形振子12与所述参考地11之间的耦合具有大于90°的相差实现趋于线极化的极化形态，和基于两所述耦合段122自所述近端在相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段122之间的耦合，并基于两所述耦合段122之间的相互耦合形成共同的谐振频点，即在以所述双端馈电式差分天线10为所述发射天线于两所述条形振子12的两所述馈电端121接入相差大于90°的激励信号的状态，于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电，在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值，进而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

具体地，对应于图1A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段122的所述近端。对应图1B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，仿真结果显示定向辐射方向具有4.89dB的辐射增益定向辐射效果良好，S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点而能够与5.8GHz的ISM工作频段相匹配；S11曲线在谐振频点的损耗低至-15dB以下并有较宽的带宽，当受到外界环境影响时，即使频率偏移，主频依然可以保持较低的损耗，从而提高抗干扰能力，满足微波探测的基本工作需求。

对应于图2，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置相向延伸形成所述耦合段122，以及在垂直靠近所述参考地11方向延伸。

对应于图3A至图15，两所述耦合段122自所述近端在错位相向方向延伸，并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离，即其中一所述耦合段122上的任一点至另一所述耦合段122的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6，其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数。

具体地，对应于图3A至图13B，两所述条形振子12的两所述耦合段122自所述近端以相互平行的错位方向相向延伸。

其中，对应于图3A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段122的所述近端。对应图3B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，仿真结果显示定向辐射方向具有高达6.49dB的辐射增益,定向辐射效果良好，S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点而能够与5.8GHz的ISM工作频段相匹配；S11曲线在谐振频点的损耗低至-26.7dB以下并有较宽的带宽，当受到外界环境影响时，即使频率偏移，主频依然可以保持较低的损耗，从而提高抗干扰能力，能够保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

对应于图4A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，以及在垂直靠近所述参考地11方向延伸。对应图4B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，相对于图3A的结构，仿真结果显示定向辐射方向辐射增益进一步提高，高达6.95dB。同时后瓣/副瓣进一步缩小，有利于降低自激，进一步降低后向和侧向的抗干扰能力。S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点而能够与5.8GHz的ISM工作频段相匹配；S11曲线在谐振频点的损耗相对图3A的结构，有所增加，但是依然具有低至-19.5dB损耗并有较宽的带宽，当受到外界环境影响时，即使频率偏移，主频依然可以保持较低的损耗，从而提高抗干扰能力，能够保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。

对应于图5，是在图4A结构基础上，以板载的形式来实施该双端馈电式差分天线。具体来说，双端馈电式差分天线具有一天线基板，所述天线基板优选以垂直所述参考地11形式固定设置。两所述条形振子12以微带导线形态承载在天线基板的两面。其中，微带导线指的是在天线基板通过金属贴片或者覆盖铜箔等方式在天线基板上形成带状/片状的并整体呈一定图案的导电体。两所述条形振子12的延伸方向如图4A结构类似。对应两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，以及在垂直靠近所述参考地11方向延伸。这样双端馈电式差分天线被实施为板载天线，除了具有如图4A结构天线的相关高增益定向辐射、低后瓣/副瓣、在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点、低损耗、能够保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。另外，由于以板载方式实施，还有利于自动化加工、组装，并且有利于保证批量生产的天线具有良好的统一性能。

对应于图6A，在图4A所示意的所述双端馈电式差分天线的结构基础上，其中一所述耦合段122于其中部被电性连接于另一所述耦合段122的中部。对应图6B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，相对图4A的仿真效果，定向辐射方向辐射增益略有降低，但依然具有高达6.7dB，当时S11曲线在谐振频点的损耗则由-19.5dB进一步降低为-21.6dB。这样，该结构方式提供了一种进一步降低谐振频点的损耗的手段。

对应于图7，在图4A所示意的所述双端馈电式差分天线的结构基础上，所述耦合段122具有在所述条形振子12的截面方向的截面面积变化。

对应于图8，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地11方向延伸，以及在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122。

对应于图9A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，以及在垂直靠近所述参考地11方向延伸。对应图9B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，相对于图6A的结构，仿真结果显示定向辐射方向辐射增益有所降低，但是S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点S11曲线在谐振频点的损耗相对图6A的结构显著降低，由-21.6dB降低至-57.1dB，并且有较宽的带宽，当受到外界环境影响时，即使频率偏移，主频依然可以保持较低的损耗，从而提高抗干扰能力，有利于进一步提高微波探测的抗干扰性能。

对应于图10，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，在垂直靠近所述参考地11方向延伸，以及在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。

对应于图11A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，在垂直靠近所述参考地11方向延伸，以及在距所述参考地11等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。对应图11B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，定向辐射方向辐射增益较好，但是S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点S11曲线在谐振频点的损耗等基本符合微波探测的需求。

对应于图12，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11不同距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，其中所述两所述耦合段122的长度不限制相同。

对应于图13A，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间先在垂直远离所述参考地11方向延伸，后在距所述参考地11等距离的位置，顺序被弯折而在相互平行的错位方向反向延伸，被弯折而在相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122，以及被再次弯折而在在相互平行的错位方向相向延伸。对应图13B，为该结构的双端馈电式差分天线仿真效果图，如图所示，在激励源频率为5.8G条件下，定向辐射方向辐射增益较好，但是S11曲线在5.8GHz附近呈现明显的谐振频点S11曲线在谐振频点的损耗等也基本符合微波探测的需求。

对应于图14和图15，两所述条形振子12的两所述耦合段122自所述近端以错位交错方向相向延伸。具体对应于图14，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，和在距所述参考地11等距离的位置以远离所述参考地11且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段122。对应于图15，两所述条形振子12自两所述馈电端121在所述参考地11的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11方向延伸，在距所述参考地11等距离的位置以远离所述参考地11且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段122，以及在距所述参考地11等距离的位置在垂直远离所述参考地11方向延伸。

值得一提的是，所述双端馈电式差分天线的结构形态多样，并在以所述耦合段122的靠近其所属的所述条形振子12的所述馈电端121的一端为所述耦合段122的近端时，在两所述耦合段122自所述近端以相向方向延伸的状态，各所述耦合段122的延伸方向不限制于固定不变的延伸方向，即在本发明的一些实施例中，两所述耦合段122自所述近端以动态相向的方向延伸而形成弯曲形态的所述耦合段122，并同样能够在所述双端馈电式差分天线10作为所述发射天线于两所述条形振子12的两所述馈电端121接入相差大于90°的激励信号而被相差馈电的状态，基于两所述条形振子12与所述参考地11之间的耦合具有大于90°的相差实现趋于线极化的极化形态，和基于两所述耦合段122自所述近端在相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段122之间的耦合，并基于两所述耦合段122之间的相互耦合形成共同的谐振频点，本发明对此不作限制。

此外，在本发明的一些实施例中，所述条形振子12以被承载于电路板的微带线形态被设置，本发明对此不作限制。

值得一提的是，由于双端馈电式差分天线的两所述条形振子12的两所述馈电端121接入相差大于90°的激励信号而被相差馈电的状态，并且两所述条形振子12分别具有一耦合段122，这样可降低所述发射天线10的最小发射功率极值，保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射；并且呈现良好的定向辐射方向辐射增益特性，在目标工作频率附近也明显的谐振频点，并具有有较宽的带宽，当受到外界环境影响时，即使频率偏移，主频依然可以保持较低的损耗，从而提高抗干扰能力。另外，较小的后瓣/副瓣也有利于能够避免基于多次反射行为所产生的自激干扰，进一步降低后向和侧向的抗干扰能力等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述无须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (18)

1.双端馈电式差分天线，其特征在于，包括一参考地和两条形振子，其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度，其中两所述条形振子分别具有一耦合段，其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端，两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸，以在于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90°的激励信号的状态形成两所述耦合段之间的耦合而实现对所述双端馈电式差分天线的差分馈电。

2.根据权利要求1所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段的所述近端。

3.根据权利要求1所述的双端馈电式差分天线，两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

4.根据权利要求1所述的双端馈电式差分天线，其中两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸，并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离，即其中一所述耦合段上的任一点至另一所述耦合段的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6，其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数。

5.根据权利要求4所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以相互平行的错位方向相向延伸。

6.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸，以于该位置形成两所述耦合段的所述近端。

7.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

8.根据权利要求7所述的双端馈电式差分天线，其中一所述耦合段于其中部被电性连接于另一所述耦合段的中部。

9.根据权利要求7所述的双端馈电式差分天线，其中所述耦合段具有在所述条形振子的截面方向的截面面积变化。

10.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段。

11.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及在垂直靠近所述参考地方向延伸。

12.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，在垂直靠近所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。

13.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸，在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，在垂直靠近所述参考地方向延伸，以及在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。

14.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地不同距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，其中所述两所述耦合段的长度不限制相同。

15.根据权利要求5所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间先在垂直远离所述参考地方向延伸，后在距所述参考地等距离的位置，顺序被弯折而在相互平行的错位方向反向延伸，被弯折而在相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段，以及被再次弯折而在相互平行的错位方向相向延伸。

16.根据权利要求4所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以错位交错方向相向延伸。

17.根据权利要求16所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，和在距所述参考地等距离的位置以远离所述参考地且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段。

18.根据权利要求16所述的双端馈电式差分天线，其中两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地方向延伸，在距所述参考地等距离的位置以远离所述参考地且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段，以及在距所述参考地等距离的位置在垂直远离所述参考地方向延伸。

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