CN202019052U - 一种单极子电线 - Google Patents

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

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Abstract

本实用新型公开了一种结构简单的宽带圆极化单极子天线，包括地板、辐射单极子(1)、馈电点(6)、给辐射单极子(1)馈电的馈线(2)、给缝隙耦合馈电的馈线(3)、调节耦合的阻抗匹配单元(4)和设在地板上且距离辐射单极子(1)λ/4的矩形缝隙(5)。所述辐射单极子(1)与所述缝隙(5)的尺寸，满足两者的辐射场振幅相同。采用本实用新型提供的单极子天线，能够实现圆极化工作方式，并且与普通的圆极化天线相比有效地减少了天线尺寸，易于集成，并且通过在普通单极子天线的地板上加缝隙，大大提高了天线的圆极化带宽。能够达到相对带宽40％以上。

Description

一种单极子电线
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种单极子天线。
背景技术
随着通信技术的发展，宽带超宽带已经成为一种趋势，宽带天线成为了研究的热门。尤其是由于一般的圆极化天线的圆极化带宽都比较窄，近年来对宽带圆极化天线的研究趋于白热化。一般圆极化天线采用两个相互正交相位相差90度的源对天线馈电结构复杂，或者采用对天线本身进行结构上的切割以实现圆极化，但这样导致天线的带宽窄。
因此，有必要研制一种结构简单的宽带圆极化天线。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种结构简单的宽带圆极化单极子天线。
本实用新型所采用的技术方案包括：
一种单极子天线，包括地板、辐射单极子和馈线；
所述地板上距所述辐射单极子λ/4处设有一平行于所述辐射单极子的缝隙；
所述馈线包括给所述辐射单极子馈电的馈线和给所述缝隙耦合馈电的馈线。
进一步地，所述缝隙为“矩形”缝隙。
进一步地，所述单极子天线还包括馈电点；所述辐射单极子、所述馈电点以及所述给辐射单极子馈电的馈线相互平行，且垂直于所述给缝隙耦合馈电的馈线。
更进一步地，所述给辐射单极子馈电的馈线和所述给缝隙耦合馈电的馈线垂直相接于所述馈电点的上端。
又更进一步地，所述辐射单极子、所述馈电点以及所述给辐射单极子馈电的馈线同轴。
进一步地，本实用新型辐射单极子天线还包括调节耦合的阻抗匹配单元。
更进一步地，所述调节耦合的阻抗匹配单元位于所述给缝隙耦合馈电的馈线的下方。
再进一步地，所述调节耦合的阻抗匹配单元垂直于所述给缝隙耦合馈电的馈线。
进一步地，所述辐射单极子与所述缝隙的尺寸，满足两者的辐射场振幅相同。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供了一种单馈电带有缝隙耦合的宽带圆极化天线，通过巧妙的辐射方式，克服了普通圆极化天线要么带宽窄，要么结构复杂的缺陷。因而本实用新型单极子天线能够广泛应用于通信系统。
采用本实用新型提供的单极子天线，能够实现圆极化工作方式，并且与普通的圆极化天线相比有效地减少了天线尺寸，易于集成，并且通过在单极子天线的地板上加缝隙，大大地提高了天线的圆极化带宽。能够达到相对带宽40％以上，普通的圆极化天线的带宽为10％左右。
附图说明
图1为本实用新型单极子天线的构造示意图；
图2为本实用新型单极子天线正面示意图；
图3为本实用新型单极子天线背面示意图；
图4为本实用新型单极子天线侧面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型单极子天线的构造示意图，图1中黑色部分表示单极子天线的正面，附图标记7所示的斜划线部分表示单极子天线的背面；图2为本实用新型单极子天线正面示意图；图3为本实用新型单极子天线背面示意图；图4为本实用新型单极子天线侧面示意图。
如图1-4所示，本实用新型辐射单极子天线包括介质板(PCB板)、辐射单极子1、馈电点6、给辐射单极子馈电的馈线2、给缝隙耦合馈电的馈线3、调节耦合的阻抗匹配单元4和设在地板上的矩形缝隙5，地板指的天线领域中的地。
缝隙5的中心和辐射单极子1的中心的横向距离为λ/4，其中λ是电磁波的波长。
辐射单极子1、馈电点6以及给辐射单极子馈电的馈线2相互平行，且垂直于给缝隙耦合馈电的馈线3。给辐射单极子馈电的馈线2和给缝隙耦合馈电的馈线3垂直相接于馈电点6的上端。本实施例中，辐射单极子1、馈电点6以及给辐射单极子馈电的馈线2同轴。
调节耦合的阻抗匹配单元4位于给缝隙耦合馈电的馈线3的下方，且垂直于给缝隙耦合馈电的馈线3。
现有的单极子天线为线极化天线。本实用新型在单极子天线的下层地开缝隙，形成两个辐射源，以辐射出圆极化的波。
采用本实用新型技术方案，圆极化波是通过辐射单极子1和开在地板上的距离辐射单极子λ/4的矩形缝隙5来获得的。单一的微带馈线分为两部分：一部分直接对辐射单极子1进行馈电(图1中的2)；另一部分对地板的缝隙5进行耦合馈电(图1中的3)。众所周知，辐射单极子1是由电流激励的，缝隙5是由磁流激励的，而电流与磁流辐射场的电场矢量在空间上正交；由于辐射单极子1与缝隙5相距为λ/4，馈线先馈电给辐射单极子1，然后耦合馈电给缝隙5，因此辐射单极子1上的电流I z比缝隙5上的磁流Kz超前90°；通过选取合适的辐射单极子1与缝隙5的尺寸，它们的辐射场振幅可设计的相同。综上，两个在空间正交的电场矢量相位相差90°，振幅相同，从而实现了圆极化。采用上述方案减少了天线的尺寸，增宽了天线的圆极化带宽。
缝隙的具体尺寸业界一般通过仿真、做成实物、调试得到。下面以一个具体实例的方式对本实用新型中的缝隙5的尺寸的设计进行说明。
该实施例中，天线采用FR4介质基板，厚度h＝1.6mm，介电常数εr＝4.4，损耗角正切δ＝0.02。介质基板的总体尺寸为L×W×h(40mm×36mm×1.6mm)。L＝40mm，W＝36mm，Wo＝12mm，Lo＝22mm，Lg＝16mm，Lf＝6mm，Lp1＝8mm，Lp2＝18.5mm，Wf＝3mm，Wp1＝1.5mm，Wp2＝1mm，Ls＝4mm，Ws＝2mm，F＝4.5mm，M＝3mm，So＝4mm，S1＝2mm，S2＝6mm，S3＝2mm，S4＝14mm。
据测试，采用以上实施例的单极子天线，该天线的阻抗带宽为2.35GHz(2.65-5GHz)，相对阻抗带宽为61.4％。该天线的3-dB轴比带宽覆盖了3.3-5GHz的范围，绝对带宽为1.7GHz，相对带宽为41％。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种单极子天线，包括地板、辐射单极子(1)和馈线；其特征在于：
所述地板上距所述辐射单极子(1)λ/4处设有一平行于所述辐射单极子(1)的缝隙(5)；
所述馈线包括给所述辐射单极子馈电的馈线(2)和给所述缝隙耦合馈电的馈线(3)。
2.根据权利要求1所述的单极子天线，其特征在于，所述缝隙(5)为“矩形”缝隙。
3.根据权利要求1所述的单极子天线，其特征在于，所述单极子天线还包括馈电点(6)；所述辐射单极子(1)、所述馈电点(6)以及所述给辐射单极子馈电的馈线(2)相互平行，且垂直于所述给缝隙耦合馈电的馈线(3)。
4.根据权利要求3所述的单极子天线，其特征在于，所述给辐射单极子馈电的馈线(2)和所述给缝隙耦合馈电的馈线(3)垂直相接于所述馈电点(6)的上端。
5.根据权利要求3所述的单极子天线，其特征在于，所述辐射单极子(1)、所述馈电点(6)以及所述给辐射单极子馈电的馈线(2)同轴。
6.根据权利要求1所述的单极子天线，其特征在于，还包括调节耦合的阻抗匹配单元(4)。
7.根据权利要求6所述的单极子天线，其特征在于，所述调节耦合的阻抗匹配单元(4)位于所述给缝隙耦合馈电的馈线(3)的下方。
8.根据权利要求7所述的单极子天线，其特征在于，所述调节耦合的阻抗匹配单元(4)垂直于所述给缝隙耦合馈电的馈线(3)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的单极子天线，其特征在于，所述辐射单极子(1)与所述缝隙(5)的尺寸，满足两者的辐射场振幅相同。
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