一种用于保密通信的天线制造技术

本发明专利技术公开了一种用于保密通信的天线，其特征在于，适用于甚高频/超高频波段，包括工作在同一频率的产生噪声辐射零点方向图的天线结构及实现定向圆极化辐射的序列馈电结构，所述定向为噪声辐射零点的方向，所述天线结构包括单极子辐射器，所述单极子辐射器的顶端加载一个圆盘，其底端加载地板,所述圆盘上表面设置辐射贴片，所述辐射贴片上加载用于调节频率的缝隙或电容；所述地板和圆盘之间设置序列馈电结构与辐射贴片连接进行馈电。本发明专利技术结构简单，无需组成阵列即可达到保密通信的要求。

An Antenna for Secure Communication

【技术实现步骤摘要】
一种用于保密通信的天线
本专利技术涉及通信天线领域，具体涉及一种用于保密通信的天线。
技术介绍
如今，随着无线通信技术的快速发展，信息安全变得越来越重要。为了确保信息传输的安全性和保密性，保密通信作为重要的数据传输保护手段，在信息安全领域也发挥着越来越重要的作用。传统的增加无线通信安全性的方法主要集中在各种数字编码技术，但是随着计算机领域的快速发展，破解编码的算法越来越多、效率越来越高，因此传统编码保密技术的方法受到了严重的冲击。事实上，实现保密通信最高效的方法是将需要传输的保密信息只覆盖到指定的空间上，而其他的空间则通过发送噪声信号来产生干扰，防止保密信息遭到窃取。要想实现这样的数据传输通常需要特定的发射天线，在文献R.Y.Miyamoto,G.S.Shiroma,andW.A.Shiroma,“Ahigh-directivitytransponderusingself-steeringarrays,”inIEEEMTT-SInt.Microw.Symp.Dig.,FortWorth,TX,Jun.2004,pp.1683–1686.提出了一种高指向性的相控阵天线来实现保密通信的数据传输。该天线由2×2的天线阵组成，一副天线用于发射需要传输的保密信号，另一副天线传输噪声信号来干扰间谍接收器。发射保密信号的天线在指定的接收方向具有最大的传输功率，而发射噪声信号的天线在该方向上的增益几乎为零，保证了接收方向上的高信噪比，使得接收到的保密信息易于从噪声信号中解调出来，该天线可以用于无线局域网以及RFID系统等应用，在文献C.TangandQ.Xue,"Ahigh-directivityphasedarrayforsecuretransmission,"2013IEEEInternationalWirelessSymposium(IWS),Beijing,2013,pp.1-4。研究了一种3×4的阵列天线，每一副天线都包括一个用于数据传输的子阵列和两个用于噪声加载的子阵列。该天线都是实现保密通道的高信噪比的数据传输，非接收通道则通过加载噪声来实现防窃听干扰，保障了数据传输的安全性。在实现噪声零点传输的方法上，该天线采用了一种新型的设计，使得保密通道的数据传输具有更高的信噪比，最终该天线实现了在±27°的扫描角度上信噪比都高于25dB的天线性能，可以很好地满足GSM1800的应用。现有技术存在的缺点：(1)都是阵列天线，天线单元多、体积庞大、造价昂贵，且单元的馈电网络部分需要设计功分器与移相器，设计过程复杂。(2)上述两种设计都是通过两种类型的天线来分别实现噪声信号和保密信号的发射，天线的集成度较低，难以实现小型化，很难满足甚高频/超高频波段的小型化应用。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种用于保密通信的天线，本专利技术具有高定向性、高信噪比以及使用单个天线实现同时辐射两个不同射频功率的特点。实现保密通信，就要保证固定方向或者固定区域完全覆盖保密信号，而其他方向或者区域则通过加载噪声来实现对窃听天线的干扰，这样就可以很好地保证所发射的有用信号被固定区域所接收，其他区域只能接收到噪声信号。本专利技术采用如下技术方案：一种用于保密通信的天线，包括产生噪声辐射零点方向图的天线结构及实现定向圆极化保密信号辐射的序列馈电结构，所述天线结构及序列馈电结构工作在同一频率，所述定向为噪声辐射零点的方向。所述天线结构包括单极子辐射器，所述单极子辐射器的顶端加载一个圆盘，其底端加载地板,所述圆盘上表面设置辐射贴片，所述辐射贴片上加载用于调节频率的缝隙或电容；所述地板和圆盘之间设置序列馈电结构,所述序列馈电结构与辐射贴片连接进行馈电。所述序列馈电结构为两元正交馈电结构、三元序列馈电结构、四元序列馈电结构及五元序列馈电结构。所述序列馈电结构具体为三元序列馈电结构，包括三个馈电探针及同轴线，所述三个馈电探针绕圆盘中心等间距摆放，相邻的馈电幅度相等、馈电相位差120度，用于产生圆极化辐射波，同轴线的外导体与地板连接，内导体通过馈线与馈电探针连接，馈电探针与顶部辐射贴片连接。所述圆盘的中心与馈电探针顶端加载。所述产生噪声辐射零点方向图的天线结构具体为单极子天线或偶极子天线。所述地板具体为圆形。所述馈线为铜带。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术在一个天线上实现两种辐射特性，有效地减小了天线的体积、降低了天线成本。(2)本专利技术具有强方向性，通过改变两种辐射馈电的功率可以有效改变传输信号在不同方向的信噪比，以适用于不同的应用场景。附图说明图1是现有技术中单极子的结构图；图2是图1的天线方向图；图3是本专利技术的结构示意图；图4是本专利技术的俯视图；图5是三元序列馈电圆极化天线辐射方向图；图6是本专利技术的Phi＝0°时的天线辐射方向图；图7是本专利技术的天线方向性(信噪比)图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例为了实现保密通信，就要保证固定方向或者固定区域完全覆盖保密信号，而其他方向或者区域则通过加载噪声来实现对窃听天线的干扰，这样就可以很好地保证所发射的有用信号被固定区域所接收，其他区域只能接收到噪声信号。要达到这样的目的，那么所设计的天线要实现两部分功能，第一部分为实现噪声辐射零点的方向图，用以指定方向上的零噪声加载，保证该方向上的信号可以高信噪比地传输；第二部分为实现定向圆极化辐射方向图，用以指定方向上的保密信号传输，而其他方向被噪声覆盖。两个部分共用一个天线结构，同时实现噪声信号和加密信号的发射。本实施例一种用于保密通信的天线,适用于甚高频/超高频波段，包括工作在同一频率的产生噪声辐射零点方向图的天线结构及实现定向圆极化辐射的序列馈电结构，所述定向为噪声辐射零点的方向。现有技术中实现辐射零点方向图的方式采用偶极子天线或者单极子天线，如图1所示，传统的单极子天线由一个线辐射器1和地板2组成，通过同轴线3馈电，可以产生如图2所示的方向图。在天线的法向方向，天线会产生一个辐射零点，几乎没有电磁波会从该方向辐射，而其他方向上都有天线辐射。所以如果使用偶极子或者单极子天线来发射噪声信号，只需要将天线辐射器指向固定的方位或者区域，则该区域几乎不会受到噪声信号的干扰，可以很好地用于保密信号的传输。而由于单极子天线在其他方向都有增益，因此保密信号的非传输区域则会受到噪声信号覆盖，可以很好地干扰窃听天线。但是，由于传统单极子天线的剖面太高，不适合甚高频/超高频波段的应用。此外，要实现保密通信还需要在一个天线结构上同时实现两种辐射性能(零点噪声辐射和定向圆极化信号辐射)，而传统单极子天线结构简单，无法再实现第二种信号辐射，因此需要采用新的单极子天线结构来实现。采用圆盘加载的单极子天线，用同轴探针穿过地面从圆盘的中心进行馈电，同轴线外导体与地面相连接，内导体与顶部圆盘上的辐射贴片接触，探针上垂直的电流会产生类似图2的辐射零点方向图。这样设计的好处是，由于顶部的圆盘加载会产生对地电容，可以降低单极子天线的剖面；此外，圆盘的加载为实现序列馈电的圆极化辐射提供了很好的结构基础，容易实现一个天线结构下的两种辐射性能。如图3所示，本专利技术中工作在同一频率的产生噪声辐射零点方向图的天线包括单极子天线的单极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于保密通信的天线，其特征在于，包括产生噪声辐射零点方向图的天线结构及实现定向圆极化保密信号辐射的序列馈电结构，所述天线结构及序列馈电结构工作在同一频率，所述定向为噪声辐射零点的方向。

【技术特征摘要】
1.一种用于保密通信的天线，其特征在于，包括产生噪声辐射零点方向图的天线结构及实现定向圆极化保密信号辐射的序列馈电结构，所述天线结构及序列馈电结构工作在同一频率，所述定向为噪声辐射零点的方向。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线结构包括单极子辐射器，所述单极子辐射器的顶端加载一个圆盘，其底端加载地板,所述圆盘上表面设置辐射贴片，所述辐射贴片上加载用于调节频率的缝隙或电容；所述地板和圆盘之间设置序列馈电结构,所述序列馈电结构与辐射贴片连接进行馈电。3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述序列馈电结构为两元正交馈电结构、三元序列馈电结构、四元序列馈电结构及五元序列馈电结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛泉，孙远发，廖绍伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44