[实用新型]一种宽频带小型化增益可控定向天线

说明书

技术领域

本实用新型属于宽频带天线技术领域，尤其涉及一种宽频带小型化增益可控定向天线。

背景技术

无线通信技术的发展给人类的生活带来了便捷性，提高了人们信息和数据交互的效率。随着各种体制和功能的无线通信设备的发展，信息交互的私密性、安全性和可靠性逐渐受到人们的重视，比如通过无线通信技术来实现中、短距离的数据传输功能，因此适合于不同距离下，尤其是近距离下通信的定向天线是满足此类应用的关键。

目前应用于无线通信的各类定向天线大都应远距离通信的要求而设计，天线的增益都较高，通常都在5dB以上，不具有限制通信距离的功能。而天线的增益和波束宽度是一对矛盾，天线增益的降低会带来波束宽度的增加，甚至成为全向天线，这使得通信的私密性很难保证。

微带天线是目前无线通信系统中广泛采用的一种定向天线形式，它的外形呈薄片状，易于与其他设备进行连接和安装，工艺先进，容易批量加工，适合工业化生产，但是微带天线的增益通常较高，改变微带天线的形状或者将微带天线制作在高介电常数的介质材料上可以降低天线增益，但会使微带天线会变成全向天线或成本提高，并且当天线的材料和尺寸固定后，增益便不再变化，无法满足不同距离下通信的需求。

1953年Georges A. Deschamps教授提出微带天线理论的时候，并没有引起天线界的重视。此后微带天线的研究只零星进行着。最早的实用微带天线由Howellt和Munson在1972年研制成功。到了上世纪80年代，随着微波集成技术的发展及各种低损耗介质材料的出现，使微带天线的制造得到保证，微带天线才开始发展和应用。1981年IEEE天线与传播协会会刊在1月号上刊载了微带天线专辑。这标志着微带天线已成为天线领域的一个专门分支。今天随着空间技术和卫星通信对低剖面天线的迫切需求，微带天线的应用研究已日趋商业化。目前微带天线技术的研究热点是：高增益、低副瓣；小型化、超宽带；多极化、多频段。

与通常的微波天线相比，微带天线的主要优点是：体积小、重量轻、剖面低的平面结构，可以做成共形天线；制造成本低，易于大量生产；可以做得很薄，因此，不扰动装载飞行器的空气动力学性能；无需作大的变动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上；稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化（左旋和右旋）；比较容易制成双频段工作的天线；不需要背腔；微带天线适合于组合式设计（如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）；馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。

现有微带天线不适合中、短距离保密通信，主要因为：

1）天线尺寸大，无法满足设备小型化、集成化的需求，不满足现今对电子设备外形美化的要求；

2）天线增益高，电磁波辐射距离远，较多的能量和信息泄漏到非通信区，使得不相关设备收到电磁波，不利于通信的保密性和抗干扰，还会对环境造成一定的电磁污染；

3）天线结构复杂，成本高，不利于工业生产，本实用新型采用传统介质材料，微带电路加工工艺，适宜大批量生产加工利于发明产品的普及和产业化。

发明内容

本实用新型的技术解决方案在于提供一种宽频带小型化增益可控定向天线，旨在解决现有微带天线尺寸大，无法满足设备小型化、集成化的需求，不满足现今对电子设备外形美化的要求；天线增益高，电磁波辐射距离远，较多的能量和信息泄漏到非通信区，使得不相关设备收到电磁波，不利于通信的保密性和抗干扰，还会对环境造成一定的电磁污染；天线结构复杂，成本高，不利于工业生产，本实用新型采用传统介质材料，微带电路加工工艺，适宜大批量生产加工，有利于产品的普及和产业化的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的采用的技术方案是： 一种宽频带小型化增益可控定向天线，所述天线主要结构为： 

天线分为三层结构，从上至下依次为信号辐射层、介质层、信号反射层；信号辐射层从内到外依次分布有金属环、辐射环、围边，金属环位于信号辐射层的中心；在围边和辐射环之间设有扰动元件；同轴馈电线的芯线在馈电点处穿过介质板，与辐射环相连；辐射环的外侧设有过孔，集总元件置于过孔内。

进一步，所述扰动元件为开槽或离角，位于所述辐射环的一对角上。

进一步，在所述馈电点位置设有一个通过改变长度微调天线的电压驻波比的调节枝节。

进一步，所述辐射环的外侧到金属底板之间的介质上均匀的打有四个过孔，分别安装有四个集总元件。

进一步，所述金属底板与介质板尺寸相同。