一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线和其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，包括一个在介质基板上加工而成的具体设计；介质基板的上表面印刷有偶极子左臂；介质基板的下表面印刷有偶极子右臂：偶极子左臂的右端部与同轴馈电探针的顶端相连；偶极子右臂的左端部与同轴馈电探针的底端相连；偶极子左臂和偶极子右臂上，分别设置有n个弯折压缩结构，n为大于1的自然数；高增益高次模式压缩偶极子天线处于2n

【技术实现步骤摘要】
一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线和其设计方法


[0001]本专利技术涉及偶极子天线
，特别是涉及一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线和其设计方法。

技术介绍

[0002]偶极子天线(Dipole antenna或doublet)是在无线电通信中，使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。用作发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；用作接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。
[0003]目前，偶极子天线凭借结构简单且性能优良，在无线通信领域受到广泛的使用。增益是天线性能的重要指标，代表了天线向既定方向辐射信号的能力。为了提高偶极子天线的增益，需要使用到偶极子的高次谐振模式，提高增益的同时，也引入了旁瓣。
[0004]天线的辐射方向图描述了天线将信号向空间各个方向辐射的情况。天线辐射方向图的主瓣，一般代表了信号传输目标覆盖区域，而旁瓣代表了无效的能量辐射，越高的旁瓣水平，也就意味着越多的信号传输到非目标区域。向非目标区域辐射信号，一方面意味着能量的浪费；另一方面，对于涉密通信还增大了信息泄露的风险。因此，抑制天线辐射方向图的旁瓣水平，有着重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线和其设计方法。
[0006]为此，本专利技术提供了一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，包括介质基板；
[0007]介质基板的上表面左边，设置有偶极子左臂；
[0008]介质基板的下表面右边，设置有偶极子右臂：
[0009]偶极子左臂的右端部，依次通过第一天线上表面匹配过渡段、第二天线上表面匹配过渡段和第三天线上表面匹配过渡段，与同轴馈电探针的顶端相连接；
[0010]偶极子右臂的左端部，依次通过第一天线下表面匹配过渡段、第二天线下表面匹配过渡段和第三天线下表面匹配过渡段，与同轴馈电探针8的底端相连接；
[0011]偶极子左臂和偶极子右臂上，分别设置有n个弯折压缩结构，n为大于 1的自然数；
[0012]所述高增益高次模式压缩偶极子天线，处于2n
‑
1次谐振模式；
[0013]其中，n个弯折压缩结构的压缩系数，符合预设压缩系数设计规律。
[0014]由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线和其设计方法，其设计科学，天线工作在高次谐振模式下，通过弯折偶极子天线结构，改变电流分布，能够对天线高次谐振模式
下的电流分布进行调控，得到可控的旁瓣水平(即实现给定旁瓣水平)以及实现天线的高增益，具有重大的实践意义。
附图说明
[0015]图1是高次谐振模式压缩偶极子的结构概念图；
[0016]图2是五次谐振模式非均匀压缩偶极子，在
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15dB旁瓣设计下压缩系数 K2、K3随基压缩系数K1的变化曲线示意图；
[0017]图3是五次谐振模式非均匀压缩偶极子的方向系数及辐射电阻，随基压缩系数K1的变化曲线示意图；
[0018]图4是本专利技术提供的一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，一种实施例的上表面结构图(即俯视图)，此时天线是
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15dB 旁瓣五次模式压缩偶极子天线；
[0019]图5是本专利技术提供的一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，一种实施例的下表面结构图(即仰视图)，此时天线是
‑
15dB 旁瓣五次模式压缩偶极子天线；
[0020]图6是本专利技术提供的一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，一种实施例的
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15dB旁瓣五次模式偶极子天线设计的S11和增益的仿真及测试结果对比示意图；
[0021]图7本专利技术提供的一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，一种实施例的
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15dB旁瓣五次模式偶极子天线设计归一化方向图的计算结果仿真结果以及测试结果对比示意图；
[0022]图8是2n
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1次谐振模式偶极子天线的辐射方向图示意图，通过该示意图对综合模型公式(3)进行说明；
[0023]图9是使用弯折线结构进行压缩系数K＝2时得到的半波长电流分布与理想压缩情形的对比示意图，用于揭示两者的不同(要对压缩系数确定的结构进行微调)和相似性(可以使用弯折线结构进行可控压缩)；
[0024]图中，1为介质基板，2为第一上表面弯折压缩结构，3为第一上表面弯折压缩结构，4为第三上表面弯折压缩结构；
[0025]5为第一天线上表面匹配过渡段，6为第二天线上表面匹配过渡段，7 为第三天线上表面匹配过渡段；
[0026]8为同轴馈电探针，9为第一下表面弯折压缩结构，10为第一下表面弯折压缩结构，11为第三下表面弯折压缩结构；
[0027]12为第一天线下表面匹配过渡段，13为第二天线下表面匹配过渡段， 14为第三天线下表面匹配过渡段；
[0028]100为偶极子左臂，200为偶极子右臂。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施
例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0033]参见图1至图9，本专利技术提供了一种加载弯折线的旁瓣可控的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，其特征在于，包括介质基板(1)；介质基板(1)的上表面左边，设置有偶极子左臂(100)；介质基板(1)的下表面右边，设置有偶极子右臂(200)：偶极子左臂(100)的右端部，依次通过第一天线上表面匹配过渡段(5)、第二天线上表面匹配过渡段(6)和第三天线上表面匹配过渡段(7)，与同轴馈电探针(8)的顶端相连接；偶极子右臂(200)的左端部，依次通过第一天线下表面匹配过渡段(12)、第二天线下表面匹配过渡段(13)和第三天线下表面匹配过渡段(14)，与同轴馈电探针(8)的底端相连接；偶极子左臂(100)和偶极子右臂(200)上，分别设置有n个弯折压缩结构，n为大于1的自然数；所述高增益高次模式压缩偶极子天线，处于2n
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1次谐振模式；其中，n个弯折压缩结构的压缩系数，符合预设压缩系数设计规律。2.如权利要求1所述的加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，其特征在于，偶极子左臂(100)与第一天线上表面匹配过渡段(5)垂直相交；偶极子右臂(200)与第一天线下表面匹配过渡段(12)垂直相交。3.如权利要求1所述的加载弯折线的旁瓣可控的高增益高次模式压缩偶极子天线，其特征在于，当n等于3时，所述高增益高次模式压缩偶极子天线处于五次谐振模式；此时，偶极子左臂(100)上，从左往右设置有第一上表面弯折压缩结构(2)、第一上表面弯折压缩结构(3)和第三上表面弯折压缩结构(4)这三个弯折压缩结构；偶极子右臂(200)上，从右往左设置有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宇，张倪，安文星，闫宁宁，马凯学，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：