一种准各向同性天线制造技术

本发明专利技术公开了一种准各向同性天线，属于物联网与微波技术领域。本发明专利技术利用互相平行的双层导体片制作了具有准各向同性的点源天线，其中，顶层为扇形导体片，其圆心角范围为90°到360°；底层导体片可以是圆形、扇形或矩形。两层导体片剖面之间由两个短路面短接。因此天线的三个主工作面（X‑Z平面，Z‑Y平面与X‑Y平面）均呈现各向同性辐射特性。两层中间使用空气介质，具有结构简单、体积小、制作成本低廉等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种准各向同性天线
本专利技术涉及一种准各向同性天线，属于物联网与微波

技术介绍
随着无线通信技术的发展，为了实现信号的均匀覆盖，人们提出了具有准各向同性辐射特性的天线。准各向同性天线的三个主工作面均呈现各向同性、近似球形的波束，故通常也被称为点源天线。另一方面，随着物联网技术的发展，为了有效识别和读取物联网环境中的各种目标和物件，标签天线应该具有近似全向的覆盖特性，以便建立与读卡器天线之间的通信链路。因此，研制结构简单、成本低廉的准各向同性天线，成为无线通信与物联网领域中的重要课题之一。但是现在这类天线多采用旋转对称结构来实现准各向同性，有的甚至还需要外接功分移相馈电网络，这大大增加了准各向同性天线的设计复杂度，使得准各向同性天线制作难度大，成本也无法降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种准各向同性天线，该方法采用两个平行导体片由短路面短接的设计方法，可以实现三个主工作面（X-Z平面，Z-Y平面与X-Y平面）的全向辐射，更有利于信号的均匀覆盖。并且结构简单、体积小、制作成本低廉。本专利技术一种准各向同性天线，无需复杂的旋转对称结构，也无需附加复杂的功分移相馈电网络，极大降低了准各向同性天线的实现难度和工艺复杂度。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术提供一种准各向同性天线，包括顶层导体片、底层导体片、馈电单元、短路面，其中，顶层导体片为扇形，顶层导体片的两个直边通过短路面与底层导体片短接；顶层导体片与底层导体片平行。作为本专利技术的进一步优化方案，所述顶层导体片的圆心角范围为90°到360°。作为本专利技术的进一步优化方案，所述底层导体片为圆形、扇形或矩形。作为本专利技术的进一步优化方案，所述短路面垂直于顶层导体片。作为本专利技术的进一步优化方案，所述顶层导体片、底层导体片之间的间距与顶层导体片的半径之和为波长的1/5-7/20倍。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术一种准各向同性天线，可以实现三个主工作面（X-Z平面，Z-Y平面与X-Y平面）均呈现准各向同性辐射的特性，产生三个主工作面全向辐射特性，能更好地传递无线电信息，顶层和底层导体片中间使用空气介质，具有结构简单、体积小、制作成本低廉等特点。附图说明图1是天线的正面结构与参考坐标示意图。图2是天线的侧面结构与参考坐标示意图。图3是采用HFSS软件计算的天线传输系数特性图。图4是采用HFSS软件计算的天线方向图，其中，（a）是XZ工作面的天线方向图；（b）是ZY工作面的天线方向图；（c）是XY工作面的天线方向图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：对照附图1、图2，本专利技术一种准各向同性天线结构是：天线制作在两个具有平行结构的导体片上面，两个导体片之间通过短路面短接。顶层导体片1为扇形结构，其圆心角的范围为90°到360°。底层导体片2可以为圆形、扇形或矩形。顶层导体片1和底层导体片2之间的间距5与顶层导体片1的半径R之和为波长的1/5-7/20倍。本专利技术中，馈电单元与顶层导体片1的圆心之间保持一定间距L，可以实现天线的三个主工作面（X-Z平面，Z-Y平面与X-Y平面）呈现各向同性辐射的特性。下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步阐述，其中，本实施例中顶层导体片1的圆心角为270°。如图3所示的采用HFSS软件计算的天线传输系数特性图，设计的准各向同性天线的中心频率约为2.16GHz，反射系数低于-10dB的相对带宽为28.24%，可以看出该天线具有较宽的相对带宽。如图4所示的采用HFSS软件计算的天线方向图，其中，（a）是准各向同性天线在2.16GHz频率下关于XZ工作面的天线方向图；（b）是准各向同性天线在2.16GHz频率下关于ZY工作面的天线方向图；（c）是准各向同性天线在2.16GHz频率下关于XY工作面的天线方向图。由实验数据可得，X-Y面的不圆度是0.9dB，Z-Y面的不圆度是1.279dB，X-Z面的不圆度是1.935dB；天线的三个主工作面的不圆度均低于6dB。由图4可见，在工作段内，天线的三个主工作面（X-Z平面，Z-Y平面与X-Y平面）均呈现准各向同性辐射特性，因此天线具有良好的准各向同性特性。综上所述，本专利技术利用互相平行的双层导体片制作了具有准各向同性的点源天线，顶层扇形导体片的辐射单元夹角范围为90°到360°，底层可以是圆形、扇形或矩形的导体片，两层导体片之间由两个短路面短接。因此天线的三个主工作面（X-Z平面，Z-Y平面与X-Y平面）均呈现各向同性辐射特性。两层中间使用空气介质，具有结构简单、体积小、制作成本低廉等特点，应用前景非常广泛，在性能优化之后，该天线可以解决例如
技术介绍
提出的诸多难题。本
技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。以上所述，仅为本专利技术中的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本专利技术所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本专利技术的包含范围之内，因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准各向同性天线，其特征在于，包括顶层导体片（1）、底层导体片（2）、馈电单元（3）、短路面（6），其中，顶层导体片（1）为扇形，顶层导体片（1）的两个直边通过短路面（6）与底层导体片（2）短接；顶层导体片（1）与底层导体片（2）平行。

【技术特征摘要】
1.一种准各向同性天线，其特征在于，包括顶层导体片（1）、底层导体片（2）、馈电单元（3）、短路面（6），其中，顶层导体片（1）为扇形，顶层导体片（1）的两个直边通过短路面（6）与底层导体片（2）短接；顶层导体片（1）与底层导体片（2）平行。2.根据权利要求1所述的一种准各向同性天线，其特征在于，所述顶层导体片（1）的圆心角范围为90°到360°。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文俊，王康，李晴，刘超男，王东东，许璐，王雷杰，李笑乾，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32