一种开放空间的多目标聚焦天线制造技术

本发明专利技术公开了天线领域的一种开放空间的多目标聚焦天线，多目标聚焦天线包括阵列分布的发射天线单元，所述发射天线单元包括介质基板、矩形贴片、接地板和同轴线，矩形贴片放置在介质基板正面，接地板与介质基板背面紧贴，同轴线穿过介质基板，矩形贴片和接地板通过同轴线连接。本发明专利技术多目标聚焦天线采用了最大功率传输效率法，将发射阵列天线辐射出的能量最大化的集中在预先确定的多个目标区域；能够满足多目标无线功率传输的应用场景；采用微带贴片天线作为阵元，以n

【技术实现步骤摘要】
一种开放空间的多目标聚焦天线


[0001]本专利技术属于天线领域，具体涉及一种开放空间的多目标聚焦天线。

技术介绍

[0002]近年来，基于聚焦天线的无线功率传输是一个活跃的研究领域，目前该技术已经广泛应用于通信系统、智能家居和微波热疗等。之前该方面的研究大部分集中于单焦点天线的无线功率传输系统设计，但在实际生活中，常常会遇到多目标且各目标之间的功率分配要可调节的场景，例如，面对多目标用户的无线信息传输、多个目标肿瘤的微波热疗等，因此，面向多目标且功率可调的无线功率传输具有重要的研究价值和现实意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种开放空间的多目标聚焦天线，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种开放空间的多目标聚焦天线，多目标聚焦天线包括阵列分布的发射天线单元，所述发射天线单元包括介质基板、矩形贴片、接地板和同轴线，矩形贴片放置在介质基板正面，接地板与介质基板背面紧贴，同轴线穿过介质基板，矩形贴片和接地板通过同轴线连接。
[0006]优选地，所述介质基板采用FR4_epoxy材质，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为3mm，长宽均为88.6mm。
[0007]优选地，所述同轴线直径为1.2mm，矩形贴片长宽均为27.4mm。
[0008]优选地，所述发射天线单元采用n
×
n的排列方式，间距为λ/2，λ是空气中波长。
[0009]本专利技术的有益效果：
[0010]1、本专利技术多目标聚焦天线采用了最大功率传输效率法，将发射阵列天线辐射出的能量最大化的集中在预先确定的多个目标区域；
[0011]2、本专利技术多目标聚焦天线能够在开放区域中产生期望的聚焦电场分布，其中焦点的数量、空间分布及中心电场强度都可控，能够满足多目标无线功率传输的应用场景；
[0012]3、本专利技术多目标聚焦天线采用微带贴片天线作为阵元，以n
×
n的方式，相邻两个单元间隔半个波长，排列在介质基板上，有效减小阵列天线的尺寸，又易于天线阵列和馈电网络的加工，制作简单，成本低廉。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本专利技术多目标聚焦天线中的发射天线单元的结构示意图；
[0015]图2是本专利技术多目标聚焦天线中的发射天线单元的正视结构示意图；
[0016]图3是本专利技术中发射天线单元内的介质基板结构示意图；
[0017]图4是本专利技术中接收天线单元的尺寸图；
[0018]图5是本专利技术中仿真模型的结构示意图；
[0019]图6是本专利技术中发射天线单元的S参数图；
[0020]图7是本专利技术中发射天线单元的天线方向图；
[0021]图8是本专利技术中发射天线单元的增益图；
[0022]图9是本专利技术中接收天线单元的S参数图；
[0023]图10是本专利技术中接收天线单元的天线方向图；
[0024]图11是本专利技术中仿真模型的仿真电场分布图；
[0025]图12是本专利技术中实物天线的实测电场分布图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]请参阅图1至图3所示，本专利技术提出一种开放空间的多目标聚焦天线，多目标聚焦天线内阵列有发射天线单元，属于矩形微带贴片天线，然后经过仿真软件优化发射天线单元，最后建立实物天线模型进行测试。
[0028]多目标聚焦天线通过发射天线单元阵列组成，发射天线单元包括介质基板、矩形贴片、接地板和同轴线，矩形贴片放置在材料FR4_epoxy(玻璃环氧树脂)的介质基板上，其介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为3mm，长宽均为88.6mm，该天线采用同轴馈电的馈电方式，即用一根同轴线穿过介质基板，连接矩形贴片和接地板，同轴线直径为1.2mm，接地板紧贴介质基板的背面，矩形贴片长宽均为27.4mm，矩形贴片上的馈点位置为矩形贴片内部横向13.7mm纵向9mm处。
[0029]接收天线单元在发射天线单元上方，查看目标位置处的平面的电场分布，图4为接收天线单元尺寸图，图5为64单元发射天线与9单元接收天线仿真模型图；
[0030]仿真模型中多目标聚焦天线通过36个发射单元组成，采用6
×
6的排列方式等距排列在介质基板上，间距为λ/2，λ是空气中波长，接收天线阵列由9个3
×
3的排列方式的金属半波偶极子组成，同样以等距排列在发射天线阵列上方150mm位置，间距为λ/2。
[0031]在仿真软件HFSS18.2中建立天线模型并运行仿真，得到S参数结果，图6为发射天线单元的S参数(回波损耗)图，S参数是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，用传输线端口的入射波功率与反射波功率之比表示，单位是dB，借助天线端口的回波损耗来衡量一个天线的匹配程度，回波损耗越小，说明天线的匹配程度越好，一般认为S参数小于
‑
10dB即为匹配，发射天线单元在2.45GHz处的S参数为
‑
26.88dB，端口匹配效果很好，图7为发射天线单元的天线方向图，得到发射天线单元的能量辐射的形状，图8为发射天线单元增益图，该发射天线单元的能量的最大辐射方向为正Z方向(即天线正上方)，最大增益为5dBi。
[0032]图9为接收天线单元的S参数图，接收天线单元在2.45GHz处的S参数为
‑
15dB，匹配
良好，图10为接收天线单元的天线方向图，得到接收天线单元的能量辐射形状。
[0033]图11为图5仿真模型在仿真软件中平面R上面的X型、Y型、L型电场分布图，仿真得出的功率传输效率13.4％、14.9％和10.9％；
[0034]图12为根据图5制备的实物天线测试结果图，使用三维近场测试系统对天线进行测试，将实测的电场数据放入MATLAB，画出实测的电场分布图，与图11的仿真电场分布图基本吻合，实测X型、Y型、L型的功率传输效率分别为12.5％、14.1％和11.8％，与仿真得出的功率传输效率13.4％、14.9％和10.9％相近。
[0035]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开放空间的多目标聚焦天线，多目标聚焦天线包括阵列分布的发射天线单元，其特征在于，所述发射天线单元包括介质基板、矩形贴片、接地板和同轴线，矩形贴片放置在介质基板正面，接地板与介质基板背面紧贴，同轴线穿过介质基板，矩形贴片和接地板通过同轴线连接。2.根据权利要求1所述的一种开放空间的多目标聚焦天线，其特征在于，所述介质基板采用FR4_epoxy材质，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为3mm，长宽均为88.6mm。3.根据权利要求1所述的一种开放空间的多目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡潇，徐梦驰，
申请(专利权)人：南京信大安全应急管理研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：