[发明专利]一种单极子天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线技术；尤其涉及一种单极子天线。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人们的生活日益现代化，有限的频率资源越来越紧张，人们对无线通信的容量以及传输速率都提出了更高的要求，无论是在军事通信还是民用通信系统，不仅要求高质量的传输语音，文字，图像等信息，而且要求设备宽带化，小型化，共用化。天线作为发射和接收电磁波的器件，是无线通信系统中重要的组成部分，天线性能的优劣直接决定无线通信系统质量的好坏。在现代军事通信系统中，出于保密通信的要求，跳频和扩频技术得到了广泛的应用。而这些通信技术的应用对天线有更高的要求。天线带宽，是指天线性能指标满足设计要求时的频率范围。对于宽带天线来说，带宽通常用上限频率和下限频率之比来表示。随着电子技术的飞跃发展和宽带通信设备的出现，宽带天线和天线的宽带技术也在不断发展，目前实现宽带化的技术主要有宽带阵列天线，宽带行波天线，非形变天线，以及使用天线匹配网络，除此之外，还可以使用天线的多模工作方式，组合复用技术，天线分形技术等展宽天线的带宽。而既要实现天线的小型化，又要实现天线的宽带化，一般来讲这类天线的设计是比较困难的。这是因为，一方面当频率确定时，自由空间波长不变，另一方面天线作为自由空间能量耦合的器件，其电性能直接受到几何尺寸的限制，结果是天线的方向性系数，阻抗，带宽等与天线的几何尺寸构成矛盾。基于跳频扩频技术的现代通信系统对天线的全向辐射特性和宽带特性提出了更高的要求。单极子天线就是一个很好的选择。

然而在高频段上，目前绝大多数情况下采用的有限高无加载单极子天线。但是由于该有限高无加载单极子天线其输入阻抗随谐振频率剧烈变化，且难与50欧姆馈电同轴线匹配，导致其带宽较窄剖面较大且难于实现全向辐射。比如常用的RLC单极子天线，虽然该RLC单极子天线能做到较宽的带宽，但是其电长度可达六分之一波长，不利于实现天线的低剖面。而折合单极子天线电长度虽然较小，但其辐射具有较强的方向性，难以实现全向辐射。在目前的技术条件下，想覆盖整个通信频段并实现全向辐射时，一般需要几幅天线同时工作，然而由于天线间的相互耦合效应，使得整个天线系统的性能大大降低。因此，为了在一副天线上实现天线的全向辐射效果具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有全向辐射性的单极子天线；该单极子天线的辐射单元包括四片结构和大小完全相同的辐射板，辐射板为直角梯形形状，辐射板的直角腰处设置有长方形的凹槽，通过馈电同轴线引入电流，馈电同轴线引入的电流将在每片辐射板上形成近似正弦波形的电流分布，每片辐射板上的电流可以分解成无限多个电流元，而其中的每一小段电流元根据电磁波辐射机理，均可在空间形成辐射场，由此四片辐射板产生的强电流按照不同的角度对外辐射电磁波，四片辐射板的辐射场在空间相互叠加，四片辐射板上设置的凹槽使四片辐射板上的电流路径产生弯曲，延长电流路径，增加了向空间辐射的电流长度，由此使电流产生的空间电磁波完全呈现球体辐射，实现了辐射的全方向性；四片辐射板上覆盖有盖板，相当于在天线的顶端加载一定阻值的负载，由此来改变天线的电流分布，优化天线的辐射方向图并拓展其带宽；馈电同轴线在天线中进行阻抗匹配，从而使电流均匀缓慢的变化，能避免电流突变引起辐射方向图的偏移，保证单极子天线的全向辐射效果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种单极子天线，包括辐射单元、圆形的基板和馈电同轴线，所述的辐射单元包括四片结构和大小完全相同的辐射板；

所述的辐射板为直角梯形形状，所述的辐射板的直角腰处设置有长方形的凹槽，所述的凹槽的长边平行于所述的辐射板的上底边，所述的凹槽的短边垂直于所述的辐射板的上底边，所述的凹槽的长边长度不超过所述的辐射板的下底边长度的一半，所述的凹槽的短边的长度不超过所述的辐射板的直角腰长度的五分之一且不小于所述的辐射板的直角腰长度的十分之一；

四片所述的辐射板位于所述的基板的上方，四片所述的辐射板的下底边靠拢使其直角腰组成“十”字形，所述的辐射板的下底边垂直于所述的基板，所述的基板的中心处设置有安装孔，四片所述的辐射板的锐角部位进入所述的安装孔内，所述的馈电同轴线固定在所述的安装孔内且与四片所述的辐射板的锐角部位顶点处焊接；四片所述的辐射板的上方设置有圆形的盖板，所述的盖板的覆盖在四片所述的辐射板上且与四片所述的辐射板的直角腰固定连接；

所述的盖板的材料为铜，所述的盖板的直径小于所述的基板的直径，所述的盖板平行于所述的基板。