[发明专利]一种基于近场耦合原理的半球形宽带电小天线

说明书

本发明公开了一种基于近场耦合原理的半球形宽带电小天线，属于天线设计技术领域。该天线由外部金属辐射条带，内部金属辐射条带，半球形介质基板，接地板以及同轴电缆组成；介质基板外表面按照一定间隔紧贴有长度不一的环状的外部金属辐射条带，内表面贴有内部金属辐射条带，半球形介质基板覆盖在接地板上。天线采用底馈的方式，馈线外导体连接接地板，内导体连接介质基板内表面的金属条带。本发明的天线具有尺寸小，带宽宽的优势，且天线结构新颖，制作简单，易于安装。本发明的天线具有低剖面特性，具有在宽频带范围内工作的优势，可应用于卫星导航、无线局域网等应用通信。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种基于近场耦合原理的半球形宽带电小天线。

背景技术

电小天线因其尺寸仅为工作频带波长的十分之一甚至更低，非常适合用于集成化的通信系统中。然而，传统电小天线受限于Chu极限，因此电小天线的带宽，辐射效率均较低，不能适用于无线通信系统。

近年来，针对电小天线固有缺陷提出了加载有源电路、加载超材料近场耦合结构提升电小天线辐射效率的方法，但是电小天线的带宽却鲜有拓展。因此，在不增加天线设计复杂度的情况下，获得拓展电小天线带宽具有显著意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于近场耦合原理的半球形宽带电小天线，从而实现可以在天线尺寸ka1的情况下产生较宽的频带，且辐射效率高，方向图稳定。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于近场耦合原理的半球形宽带电小天线，该天线包含介质基板，接地板，外部金属辐射条带，内部金属辐射条带和同轴电缆；

所述介质基板呈半球壳形，并设置在所述接地板上，所述外部金属辐射条带和内部金属辐射条带均呈长条形，在所述介质基板的内表面紧贴设置有所述内部金属辐射条带，所述内部金属辐射条带长轴线所在的平面垂直于所述接地板的上表面，所述外部金属辐射条带紧贴所述介质基板外部并按照纬度分布设置；

所述同轴电缆的内导体与介质基板内表面的内部金属辐射条带相连接，同轴电缆的外导体与接地板相连。

进一步，所述内部金属辐射条带的数量为1，外部金属辐射条带的数量有多根，所述外部金属辐射条带与内部金属辐射条带的宽度均相等，多根外部金属辐射条带与内部金属辐射条带相互正交设置。

进一步，多根所述外部金属辐射条带的长度均不相同，且多根外部金属辐射条带的裂口朝向、裂口大小也均不相同。

进一步，相邻所述外部金属辐射条带之间相差6°设置。

进一步，所述接地板呈圆形，半径为150mm，并敷设2mm厚的铜。

进一步，所述同轴电缆内导体呈实圆柱形，外导体呈薄壁空心圆柱体形，内外导体之间填充铁氟龙绝缘层。

进一步，所述介质基板的外径为60mm，壁厚2mm。

进一步，所述介质基板采用ABS树脂材料制成。

本发明的有益效果在于：本发明的仿真结果为回波损耗-10dB频率范围为0.66GHz-0.82GHz，中心频点为0.72GHZ，回波损耗-10dB的频带宽度为130MHz相对带宽为17.7％；本发明易于加工，单点同轴馈电，带宽较宽，增益波动小于3dB，辐射效率大于80％，可用于特高频无线通信。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明电小天线的整体结构三维视图；

图2为本发明电小天线的侧视图；

图3为本发明电小天线的俯视图；