[实用新型]超介质智能加载天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能天线装置，具体涉及一种适用于高速网络通信的超介质智能加载天线。

背景技术

目前，公知的智能天线系统可通过波束形成技术，也就是自适应处理实现高增益的定向波束，以提供高质量的通信和干扰。然而当通信目标的位置不确定时，天线必须也要通过调幅调相发送一个全向广播信号给目标物，这样智能天线要通过改变信号的幅度和相位来实现定向和全向辐射很繁琐，且全向辐射增益不高，方向图不圆度也差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种兼具波束形成和高增益全向辐射功能的超介质智能加载天线。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种超介质智能加载天线，包括接地板以及从接地板上延伸出的天线阵列，其不同之处是所述天线阵列包括一单极子和一圆柱形的超介质层，超介质层围绕单极子设置并与单极子相耦合；上述超介质层是由圆周方向上的N列以及铅垂方向上的M层的细圆柱形的金属棒围绕而成的立体均匀圆阵列，其中N介于6～20之间，M介于5～20之间；上述每2层金属棒之间设有绝缘介质使金属棒的层与层之间绝缘隔离。

上述方案中，所述超介质层的直径最好介于200～600mm之间。

上述方案中，所述金属棒的直径最好介于2～40mm之间。

为了使超介质层在工作频段内的折射率趋于零，天线辐射能量汇聚在一个狭窄的平面内，形成高增益的全向辐射，上述方案中，N的取值最好为12、M的取值最好为10，即所述超介质层最好由12列，10层共120根金属棒组成。

为了形成高增益的定向波束，本实用新型还在超介质层铅垂方向的平面圆周内，即其中2层金属棒之间的绝缘介质中加入至少一层馈源层。

上述方案中，所述馈源层最好为2层，且这2层馈源层分别处于超介质层上4/5和1/2的高度处。

上述方案所述单极子的两端即馈电端口处与末端处最好均为锥削结构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、使用N×M根金属棒组成一均匀圆阵列超介质层，并将一单极子放置在接地板中间作为馈源，通过确定的金属棒圆阵列的物理尺寸来设定超介质层的等离子体工作频率，使超介质层在工作频段内的折射率趋于零，天线辐射能量汇聚在一个狭窄的平面内，形成高增益的全向辐射；在1.8-1.9GHZ频带内，可以提供14.6dBi高增益的定向波束能力的同时，极大改善天线的全向辐射，使全向增益达到8.0dBi，不圆度小于0.2dBi；

2、利用超介质层截断金属棒的结构特点，切断单极子工作，在金属棒截断缝隙之间加入馈源层，通过波束形成技术形成高增益的定向波束；这样无需改变信号的幅度和相位，而只需改变馈源的位置便可实现天线的定向和全向工作模式的转变，因而电路结构更易于实现。

附图说明

图1为本实用新型一种超介质智能加载天线的结构示意图。

图中标号为：1、接地板；2、单极子；3、超介质层；4、金属棒；5、馈源层。

具体实施方式

本实用新型一种超介质智能加载天线如图1所示，其主要由接地板1以及从接地板1上延伸出的天线阵列所组成。其中天线阵列包括一单极子2和一圆柱形的超介质层3，超介质层3围绕单极子2设置并与单极子2相耦合。上述超介质层3由圆周方向上的N列以及铅垂方向上的M层的细圆柱形的金属棒4围绕而成的立体均匀圆阵列，其中N介于6～20之间，M介于5～20之间。即超介质层3相当于N条垂直的金属条在接地板1所处平面圆周内均匀布阵，而上述金属条又由M截金属棒4铅垂堆叠形成。为了提高智能天线的全向辐射性能，上述每2层金属棒4之间相互绝缘隔离，即在每2层金属棒4之间引入绝缘介质使金属棒4的层与层之间隔绝缘隔离。该绝缘介质可以为空气、橡胶或其他的绝缘物质。上述N×M根金属棒4各自独立，相互绝缘。通过增加的容性阻抗来改变电磁响应，使介电常数在较低频率为正的常数值。此时，通过电路切换只给接地板1中间的单极子2加馈电时，单极子2周围的截断金属棒4阵列构成超介质加载，智能天线提供全向辐射。另外，位于接地板1中间的单极子2的馈电端口处与末端即可以为平面，也可以如本实用新型所示，单极子2的馈电端口处与末端均为锥削结构。