单极线-板天线制造技术

一种单极线－板天线，包括接地面（２，１０），采用电容顶部（３，１１，１２）形式适合于通过馈线连接到发生器或接收器的第一辐射元件，以及采用导线（５，１４，１４’，１５，１５’）形式，用以将电容顶部连接到接地面的第二辐射元件，其特征在于，所述天线还包括多个至少一种所述辐射元件，并设置成使所述天线工作于单极辐射。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
单极线-板天线本专利技术涉及一种单极线-板天线，该类型的天线包括接地面、第一辐射元件和第二辐射元件。其中，第一辐射元件采用电容顶部形式、适合通过馈线连接到发生器或接收器；第二辐射元件采用辐射导线形式，它将该电容顶部连接到接地面。这样一种天线已由第A-2,668,859号法国专利所披露。该天线由设置在介电基板相对两面的两个金属面形成。其中一个金属面通常较大，它组成上述接地面；另一个金属面组成电容顶部。该天线通过馈线馈电，后者由穿过接地面和介质基板并连接到电容顶部的同轴电缆头形成。该天线的特点在于它具有附加的有源辐射导线，其与同轴馈线头平行并将接地面连接到电容顶部。该导线对地提供一个回流。这种天线是两个谐振现象的所在地，因此有时就叫做双共振天线。该天线的物理参数，即电介质基板的介电常数、其厚度、馈线半径、辐射线半径、两根线之间距离以及电容顶部和接地面的形状、尺寸，可以凭经验取任何数值。然而，天线的正常运行取决于这些参数之间的关系，这种关系限制了各种可能性并且强加了从技术上来看有时是难以满足的各种约束。因此，为了得到优良的天线匹配，最好采用介电常数很低的介质基板(εr＜2)，同轴头与辐射线之间的距离相对于发射波长极小(d＜λo/50)，同轴头的半径比辐射线的半径至少小五倍。另一方面，电容顶部的形状实际上可以是任意的，主要的只是其表面。再者，从天线匹配的观点来看，最好其高度相对大一些，但不要超过λo/18。当接地-->面的表面至少大于电容顶部表面10倍时，其形状和尺寸只对天线匹配产生很小的影响，但它们可以在很大程度上改变辐射图，就像所有的单极辐射天线那样。这种天线的工作原理最初起源于其中未产生空腔共振模式的辐射线与馈线头之间的耦合现象。在此情况下，辐射线的增加(将在后面说明)在比抑制式天线常规共振模式的频率低得多的某个频率处产生并联谐振。一方面，合理选择天线的各种物理参数使之有可能实现该天线与常用发生器和接收器之间的正常匹配，即天线的阻抗在其虚部抵消时，其实部接近于某个给出值，一般为50Ω。另一方面，可以获得所谓的单极型辐射，它具有单极辐射的典型特征，即：—具有对称旋转的波瓣，—当其在线轴中为极大和零时，最大辐射平行于接地面，—在垂直于天线的平面中有电场线性极化。因此，尽管上述法国专利中所描述的天线相对于现有技术的天线具有各种优点，如设计和构造较简单，尺寸比所用波长小，能与适当的增益正常匹配，比传统的抑制式天线拥有更大的通带，具有作为频率函数的稳定的单极型辐射，以及能在网络中应用等等，然而它也存在着某些缺陷。特别是，为了将天线置于单极辐射条件下，导线的尺寸以及各导线之间的距离必须比信号波长λ小得多，这是造成技术上难以制作和容易损坏的主要原因，在微波应用中尤甚。再者，当其用于低频时，尽管其尺寸已远远小于波长，但应用于移动通信仍显得太大。此外，当所用介质基板的介电常数与1相差太大时，该天线则难以匹配且它的通带相对也小。最后，当例如为了获得更大的最大增益或为了获得更大的空间覆盖，这种形式的单极辐射也不容易调节。本专利技术旨在克服上述各种缺陷。-->为此，本专利技术的目的在于提供一种单极线-板天线，它包括接地面，做成电容顶部形式、能通过馈线连接到发生器或接收器的第一辐射元件，以及做成导线形式将电容顶部传导到接地面的第二辐射元件。该天线的特点在于它包括多个所述辐射元件的至少一个，设置成使天线以单极辐射工作。从以下内容可见，这种设置可以解决以上所指出的问题。进一步还可以发现，“线”这个字不仅包含圆截面的导体，而且包含任何截面的导体，例如带形导体。同样，接地“面”以及电容顶部可以由曲面形成，它们可能不相互平行，尤其为了产生特殊形状的单极辐射，例如具有较大最大增益的窄形辐射，或具有给定光照扇区的宽形辐射。在一种特定的操作方式中，天线的性能尤其是电容顶部的形状可以选择这样一种方式，使天线在同一频率或几个邻近的频率处能工作于单极和常规偶极两种方式。而且，在一个特定实施例中，本专利技术的天线还具有多根导线。尤其是，本专利技术的天线可以更容易地获得单极辐射和优良的匹配，比之现有技术大大放宽了严密的技术条件。尤其是，辐射线可以相对于馈线对称设置。在另一个专门的实施例中，本专利技术的天线具有多个电容顶部，而其中至少有一个电容顶部被设置成连接到发生器。在后一种情况下，本专利技术的天线可以由穿过接地面的同轴头馈电，其馈线连接至电容顶部，其外导体将接地面连接到置于接地面与连接馈线之电容顶部之间的一个电容顶部。根据本专利技术的天线，它包括若干个电容顶部，这些电容顶部可以设置成产生一个较宽的通带，或形成多个谐振频率，或呈现接近于设定模式的单极辐射图。在该特定的实施例中，电容顶部实际为矩形，辐射导线连接于该-->矩形面较小一面的附近。可见，这种设置可以减小相对于接地面的表面和高度。此种工作条件在低频天线(典型的为无线电天线)情况下是甚为重要的，因为这种天线的尺寸是一个重要参数。馈线和辐射线也可以荷载沿导线集中或分布的电路元件。这些电路元件可以是无源线性元件(电阻器、电感线圈、电容器以及任何阻抗元件)或有源线性元件，而且也可以是非线性元件。经合适的选择，例如可以减小天线的尺寸，改变信号频率或切换几个信号频率。以下将参照附图非限制性地说明本专利技术的几个特定实施例。图1、2a和2b是本专利技术三个实施例的透视图；图3a、3b和3c分别表示根据图1所示实施例之天线的等效阻抗Z(f)的实部和虚部以及反射系数S11(f)；图4a和4b分别表示上述天线在导线平面和矩形面中所获得的增益；图5a、5b和5c分别表示根据图2所示实施例之天线的阻抗Z(f)的实部和虚部以及反射系数S11(f)；图6a和6b分别表示上述天线在不同频率时在导线平面中所获得的增益。图1所示的天线由电介质基板1形成，其中一个面2为完全金属化，以形成接地面，另一个面3为部分金属化，以形成电容顶部。同轴馈线头4穿过接地面2和基板1连接到电容顶部3。辐射导线5也穿过基板1将接地面2连接到电容顶部3。辐射线5可以根据经验设置在天线电容顶部3底下的任何位置，根据该位置，其对天线工作的影响或比较重要或不怎么重要。再者，采用过多的辐射线(多于四条)可以衰减双共振现象，从天线匹配的观点来看，使之不适用于微波发生器。-->另外，在其上设置天线接地面2和电容顶部3的电介质基板1不一定局限于由单层介电材料制成，也可以由任何介电常数的重叠设置的多层介电材料制成。基板1的形状和尺寸可以任意选择，但从实际来看一般不超过接地面2的尺寸。引入每根附加的辐射线将对天线引入新的物理参数，即所加辐射导线的半径范围，其与同轴馈线头的距离以及其与其它辐射导线之间的距离。这些附加的物理参数使该天线各种物理参数之间的关系复杂化，但它们确实简化了问题，并减少了单极线-板天线运行所必要的各种限制。这样，馈线头4的线径不再要求远远小于辐射导线的线径，而可以采用同一线径或较大的线径。而且，导线5不再必须设置得过于靠近同轴馈线头4，而最好应当朝向天线顶部的未端。导线5的半径最好小于馈线头的半径，导线5的数目越多或其与馈线头越接近，则它的半径必须越小。与具有单根辐射导线的双共振天线比较，具有几根辐射导线的天线通常具有较大的顶部和稍高的高度，以便工作在同一频率。然而，引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单极线-板天线，包括接地面(2，10)，采用电容顶部(3，11，12)形式适合于通过馈线连接到发生器或接收器的第一辐射元件，以及采用导线(5，14，14’，15，15’)形式，用以将电容顶部连接到接地面的第二辐射元件，其特征在于，所述天线还包括多个至少一种所述辐射元件，并设置成使所述天线工作于单极辐射。2.如权利要求1所述的天线，其特征在于包括多根辐射导线。3.如权利要求2所述的天线，其特征在于所述辐射导线相对于所述馈线呈对称设置。4.如权利要求3所述的天线，其特征在于所述多个电容顶部中至少一个电容顶部适合于与发...

【专利技术属性】
技术研发人员：德拉维特·克里斯托夫，杰科·贝马德，
申请(专利权)人：利摩日大学，
类型：发明
国别省市：