本发明专利技术涉及一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，包括平行设置的圆形介质基板I和介质基板II，还包括垂直于圆形介质基板I和介质基板II的矩形介质基板和同轴线缆，所述圆形介质基板I上设置有电偶极子，所述矩形介质基板上设置有磁偶极子；所述圆形介质基板II上设置有激励源，所述同轴线缆与激励源连接；沿圆形介质基板I的直径由圆心向两端延伸形成沟槽，该沟槽的长度小于环状介质基板I的直径，矩形介质基板穿过该沟槽设置于圆形介质基板II上；本发明专利技术通过电偶极子和磁偶极子的结合，有效地实现了惠更斯源天线，具有良好的匹配，有着良好的辐射特性，具有十分好的定向性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天线结构，特别是一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线。
技术介绍
电小天线由于其紧凑的结构、较小的尺寸，能够满足许多无线通信平台对于天线小型化、紧凑化的要求，因此有着巨大的应用前景，得到了越来越广泛的关注和研究。然而，根据相关理论分析，由于天线的电尺寸远小于天线的工作波长，其辐射特性(峰值可实现增益、前后比)会变的比较差，尤其是由电小的电偶极子和磁偶极子得到的辐射场。目前，用以提升电小天线方向性的方法主要可以分为以下三类：第一类是放置“媒介”/“反射器”，例如：RIS、EBG等结构在辐射器下面；第二类是通过使用2到3个具有类似结构的辐射器构成阵列；第三类是利用电偶极子和磁偶极子的结合构成惠更斯源天线。和其它两种方法相比，惠更斯源天线由于不需要周期性的结构和多个辐射器，因此更易实现低剖面、电小的设计目标，具有更为紧凑的结构，适用于远距离无线通信、点对点通信等领域。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是提供一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现的：一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，包括平行设置的圆形介质基板I和圆形介质基板II，还包括垂直于环状圆形基板I和圆形介质基板II的矩形介质基板和同轴线缆，所述圆形介质基板I上设置有电偶极子，所述矩形介质基板上设置有磁偶极子；所述圆形介质基板II上设置有激励源，所述同轴线缆与激励源连接；沿圆形介质基板I的直径由圆心向两端延伸形成一沟槽，该沟槽的长度小于圆形介质基板I的直径，矩形介质基板穿过该沟槽设置于圆形介质基板II上。进一步，所述电偶极子包括关于沟槽对称设置的两个电偶极子单元，所述电偶极子单元包括两弧形段和连接两弧形段的连接段，所述连接段平行于沟槽设置；所述弧形段由圆形介质基板I的边缘向圆形介质基板I的圆心延伸形成，所述弧形段具有自由端和固定端，所述固定端与连接段连接，同一电偶极子单元的两弧形段的自由端具有一定间距。进一步，所述电偶极子单元的两弧形段和连接段位于同一个半圆内。进一步，所述电偶极子单元的两弧形段的弧长相等。进一步，所述磁偶极子为沿矩形介质基板的边缘向里延伸形成的矩形环状结构，矩形环状结构的下端设置有裂口。进一步，所述激励源包括设置于圆形介质基板II的下表面的两个矩形金属条带，两个矩形金属条带关于圆形介质基板II的圆心对称；所述同轴线缆包括内芯和外芯，内芯和外芯分别连接激励源一矩形金属条带。进一步，内芯和外芯连接于矩形金属条带的端部，该端部靠近圆形介质基板II的圆心设置。由于采用了以上技术方案，本专利技术具有以下有益技术效果：(1)通过电偶极子和磁偶极子的有机结合，实现了低剖面的电小惠更斯源天线，天线的电尺寸ka＝0.645，剖面高度仅为4.90％λ0；(2)天线不仅具有良好的匹配，而且有着良好的辐射特性，峰值可实现增益3.30dBi，前后比18.76dB，辐射效率71.60％，具有十分好的定向性，使得天线可以良好的应用于远距离无线通信、点对点通信；(3)天线还具有结构紧凑、简单，易于制造等优势。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的整体结构三维视图；图2为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的侧视图；图3为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线电偶极子单元的俯视图；图4为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线激励源的仰视图；图5为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的S参数曲线图；图6为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的E平面辐射场方向图；图7为本专利技术具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的H平面辐射场方向图；图中：1-电偶极子，2-磁偶极子，3-激励源，4-同轴线缆，5-沟槽，6-连接段，7-固定端。8-弧形段，9-自由端，10-裂口，11-矩形金属条带。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，包括平行设置的圆形介质基板I和圆形介质基板II，还包括垂直于圆形介质基板I和圆形介质基板II的矩形介质基板和同轴线缆，所述圆形介质基板I上设置有电偶极子，所述矩形介质基板上设置有磁偶极子；所述电偶极子包括关于沟槽对称设置的两个电偶极子单元，所述电偶极子单元包括两弧形段和连接两弧形段的连接段，两弧形段的弧长相等。所述连接段平行于沟槽设置；所述弧形段由圆形介质基板I的边缘向圆形介质基板I的圆心延伸形成，所述弧形段具有自由端和固定端，所述固定端与连接段连接，同一电偶极子单元的两弧形段的自由端具有一定间距。所述电偶极子单元的两弧形段和连接段位于同一个半圆内。所述磁偶极子为沿矩形介质基板的边缘向里延伸形成的矩形环状结构，矩形环状结构的下端设置有裂口。所述圆形介质基板II上设置有激励源，所述同轴线缆与激励源连接；沿圆形介质基板I的直径由圆形介质基板I的圆心向两端延伸形成一沟槽，该沟槽的长度小于圆形介质基板I的直径，矩形介质基板穿过该沟槽设置于圆形介质基板II上。所述激励源包括设置于圆形介质基板II的下表面的两个矩形金属条带，两个矩形金属条带关于圆形介质基板II的圆心对称；所述同轴线缆包括内芯和外芯，内芯和外芯分别连接激励源一矩形金属条带。内芯和外芯连接于矩形金属条带的端部，该端部靠近圆形介质基板II的圆心设置。在本专利技术中，3个介质基板的材料均选用The Rogers Duroid 5880，相对介电常数为2.2，相对磁导率为1.0，损耗角正切为0.0009。所述电偶极子单元、磁偶极子、激励源的矩形金属条带均为厚度相同的覆铜薄膜。在本专利技术中，记圆形介质基板I的直径为R1，厚度为h3，圆心到弧形段内侧的距离为R2，圆心到弧形段外侧的距离为R3，弧形段的宽度为W3，两弧形段的距为G3，连接段的宽度为W2，两连接段的距离为G2。记圆形介质基板II的直径为R4，矩形金属条带的长度为L2，宽度为W4。记矩形介质基板的长度为L1，宽度为h1，矩形环状结构的宽度为W1，裂口的宽度为G1，圆形介质基板II到矩形环状结构的距离为h2，圆形介质基板II的厚度为h4。完成上述的初始设计之后，使用高频电磁仿真软件HFSS13.0进行仿真分析，经过仿真优化之后得到各项参数尺寸如下表所示：表1本专利技术各参数最佳尺寸表参数尺寸(mm)L133.4L26W11.25W21.5W31.55W41R120.5R220.5R319R416.7h19h24.545h30.787h40.787G11.25G21.6G38.8依照上述参数，使用HFSS对所设计的具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线的反射系数|S11|特性参数进行仿真分析，其分析结果如下：图5为本专利技术的仿真得到的S参数随频率变化的曲线图。如图所示，所涉及的天线谐振频点为1.502GHz，反射损耗值为-19.41dB，-10dB带宽为8.5MHz；图6为仿真的天线在谐振频点1.502GHz时在E面的方向图，图7为仿真的天线在谐振频点1.502GHz时在H面的方向图。从图中可以看出，天线在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，其特征在于：包括平行设置的圆形介质基板I和圆形介质基板II，还包括垂直于圆形介质基板I和圆形介质基板II的矩形介质基板和同轴线缆，所述圆形介质基板I上设置有电偶极子，所述矩形介质基板上设置有磁偶极子；所述圆形介质基板II上设置有激励源，所述同轴线缆与激励源连接；沿圆形介质基板I的直径由圆心向两端延伸形成沟槽，该沟槽的长度小于圆形介质基板I的直径，矩形介质基板穿过该沟槽设置于圆形介质基板II上。
【技术特征摘要】
1.一种具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，其特征在于：包括平行设置的圆形介质基板I和圆形介质基板II，还包括垂直于圆形介质基板I和圆形介质基板II的矩形介质基板和同轴线缆，所述圆形介质基板I上设置有电偶极子，所述矩形介质基板上设置有磁偶极子；所述圆形介质基板II上设置有激励源，所述同轴线缆与激励源连接；沿圆形介质基板I的直径由圆心向两端延伸形成沟槽，该沟槽的长度小于圆形介质基板I的直径，矩形介质基板穿过该沟槽设置于圆形介质基板II上。2.根据权利要求1所述的具有边射特性的电小、低剖面惠更斯源天线，其特征在于：所述电偶极子包括关于沟槽对称设置的两个电偶极子单元，所述电偶极子单元包括两弧形段和连接两弧形段的连接段，所述连接段平行于沟槽设置；所述弧形段由圆形介质基板I的边缘向圆形介质基板I的圆心延伸形成，所述弧形段具有自由端和固定端，所述固定端与连接段连接，同一电偶极子单元的两弧形段的自由端具有一定间距。...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐明春，庞佑兵，张振，刘虹，理查德·齐奥尔科夫斯基，王浩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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