一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线，属于太阳能电池天线技术领域，包括介质板、辐射主体、馈电结构、地板、短路墙体、直流输出和SMA接头；介质板包括下层水平介质板、最上层水平介质板、馈电垂直介质板、折叠垂直介质板、折叠水平介质板；辐射主体包括两块太阳能电池片；馈电结构包括两个V形探针、短路贴片、Γ型馈线、以及金属传输线；地板为位于下层水平介质板上表面的金属贴片；两个短路墙体的外侧壁设置有短路墙体垂直介质板；直流输出为位于下层水平介质板下表面的金属微带线；SMA接头的内芯与微带传输线，SMA接头的外芯与地板相连；短路墙体与地板和最上层水平介质板上表面的金属贴片电连接。平介质板上表面的金属贴片电连接。平介质板上表面的金属贴片电连接。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线


[0001]本专利技术属于太阳能电池天线
，具体涉及一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线。

技术介绍

[0002]随着通信技术的更新迭代，无线通信系统实现了飞速发展，它对天线系统提出了更高的要求，不仅要求天线覆盖更宽的带宽，还要求天线更加符合绿色发展的理念。
[0003]在天线领域，通过新能源领域与无线通信领域的学科交叉，人们将太阳能电池片与无线通信系统相结合，提出了太阳能电池天线。但已有的太阳能电池天线，由于各种条件的限制，存在着覆盖频段较窄的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术存在的技术问题，提出一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线。天线的辐射主体为串联的两片电池，不仅实现了太阳能电池片、天线一体化设计，使其工作于1.61GHz
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3.91GHz频段，而且结构简单，系统复杂度低，体积小巧紧凑，具有实际应用和推广价值。
[0005]所采用的技术方案如下：
[0006]一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线，包括介质板、辐射主体、馈电结构、地板、短路墙体、直流输出和SMA接头；
[0007]所述介质板包括水平设置的下层水平介质板和最上层水平介质板；在所述下层水平介质板和最上层水平介质板之间竖直设置有相互垂直的馈电垂直介质板和折叠垂直介质板；两块折叠垂直介质板之间设置有折叠水平介质板；
[0008]所述辐射主体包括位于最上层水平介质板上表面相互串联的两块太阳能电池片；
[0009]所述馈电结构包括设置在馈电垂直介质板上端面处的两个V形探针、位于馈电垂直介质板表面的短路贴片和Γ型馈线、以及下层水平介质板下表面的金属传输线；
[0010]所述地板为位于下层水平介质板上表面的金属贴片；
[0011]两个短路墙体的外侧壁设置有短路墙体垂直介质板；其中：
[0012]所述直流输出为位于下层水平介质板下表面的金属微带线；
[0013]所述SMA接头的内芯与微带传输线，所述SMA接头的外芯与地板相连；
[0014]所述短路墙体与地板和最上层水平介质板上表面的金属贴片电连接。
[0015]优选的，所述介质板为FR4板。
[0016]优选的，两块太阳能电池片之间的间距为6毫米，且两块折叠垂直介质板表面的折叠金属贴片和折叠水平介质板上表面的折叠短路金属贴片电连接后的金属短路结构将两块电池片串接。
[0017]优选的，所述短路墙体为短路墙体垂直介质板表面的金属薄片，所述短路墙体包括最上层水平介质板上表面与短路墙体电连接的金属贴片。
[0018]优选的，所述直流输出为下层水平介质板下表面的微带线，包括直流输出垂直介质板上的金属传输线和固定电感器，所述直流输出用于滤除射频电流并输出电池片产生的直流电能。
[0019]优选的，每个太阳能电池片的尺寸为20.8毫米X40.8毫米。
[0020]优选的，所述固定电感器为33nH的贴片电感。
[0021]本专利技术具有的优点和技术效果为：
[0022]本专利技术采用V形探针结构对电池片进行激励，并加入短路墙体、与短路墙体电连接的金属贴片等结构优化阻抗匹配，设计实现了具有宽带、定向辐射、稳定增益、体积小巧、尺寸紧凑等特性的太阳能天线。
[0023]为了实现更宽的带宽，本专利技术在借鉴传统电磁偶极子的结构下，创造性实现了电磁偶极子天线和缝隙天线两种天线工作模式的结合，并采用了双V形探针馈电结构，对电池片激励的策略，实现了83％的相对带宽。
[0024]此外，为了更加优良的阻抗匹配，本专利技术在电池片所在介质板的上表面，安装了与短路墙体电连接的金属贴片，通过设计将电池片串联的垂直折叠连接结构的形状和尺寸，并加载短路墙体使匹配达到
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12dB以下。
[0025]在同样为太阳能电池天线的情况下，本专利技术的天线结构紧凑、体积小巧，在仅仅使用两片电池片的前提下，实现了83％的带宽和平均5.0dBi的增益；这种天线利用太阳能电池光电效应产生的直流电能对系统进行供电，提高了太阳能的利用率，使得天线在没有外部供电的条件下也能为系统的正常运转提供电能，有助于实现低碳经济和建设节能环保型社会；实现了太阳能电池天线一体化设计，覆盖了1.61GHz
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3.91GHz的频段，结构简单，系统复杂度低，具有实际应用和推广价值。
附图说明
[0026]图1为本专利技术优选实施例的整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术优选实施例中去除太阳能电池片和最上层水平介质板后的第一结构示意图；
[0028]图3为本专利技术优选实施例中去除太阳能电池片和最上层水平介质板后的第二结构示意图；
[0029]图4为本专利技术优选实施例的仰视图；
[0030]图5为本专利技术优选实施例中最上层水平介质板与最上层水平介质板上下表面的结构示意图；
[0031]图6为本专利技术优选实施例中馈电垂直介质板与馈电垂直介质板表面上的馈电结构示意图；
[0032]图7为本专利技术优选实施例中短路墙体垂直介质板与短路墙体的结构示意图；
[0033]图8为本专利技术优选实施例中直流输出垂直介质板和固定电感滤波器的结构示意图；
[0034]图9为本专利技术优选实施例中下层水平介质板与下层水平介质板上下表面的结构示意图；
[0035]图10为本专利技术优选实施例中折叠垂直介质板与折叠垂直介质板表面的折叠金属
贴片示意图；
[0036]图11为本专利技术优选实施例中折叠水平介质板与折叠水平介质板表面的折叠短路金属贴片示意图；
[0037]图12为本专利技术优选实施例中模拟仿真得到的相对带宽匹配和增益图；
[0038]图13为采用本专利技术技术方案后的模拟仿真得到的1.7GHz方向图的辐射方向图；
[0039]图14为采用本专利技术技术方案后的模拟仿真得到的2GHz方向图的辐射方向图；
[0040]图15为采用本专利技术技术方案后的模拟仿真得到的3GHz方向图的辐射方向图；
[0041]图16为采用本专利技术技术方案后的模拟仿真得到的3.8GHz方向图的辐射方向图；
[0042]其中：1、太阳能电池片；2、金属贴片；3、直流输出；4、V形探针；5、微带传输线；6、SMA接头；7、地板；8、下层水平介质板；9、短路贴片；10、Γ型馈线；11、直流输出垂直介质板；12、折叠水平介质板；13、馈电垂直介质板；14、折叠垂直介质板；15、最上层水平介质板；16、短路墙体垂直介质板；17、短路墙体；18、固定电感器；19、金属传输线；20、折叠金属贴片；21、折叠短路金属贴片。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于无线通信2G到4G频段的宽带光伏天线，包括介质板、辐射主体、馈电结构、地板(7)、短路墙体(17)、直流输出(3)和SMA接头(6)；其特征在于：所述介质板包括水平设置的下层水平介质板(8)和最上层水平介质板(15)；在所述下层水平介质板(8)和最上层水平介质板(15)之间竖直设置有相互垂直的馈电垂直介质板(13)和折叠垂直介质板(14)；两块折叠垂直介质板(14)之间设置有折叠水平介质板(12)；所述辐射主体包括位于最上层水平介质板(15)上表面相互串联的两块太阳能电池片(1)；所述馈电结构包括设置在馈电垂直介质板(13)上端面处的两个V形探针(4)、位于馈电垂直介质板(13)表面的短路贴片(9)和Γ型馈线(10)、以及下层水平介质板(8)下表面的金属传输线(19)；所述地板(7)为位于下层水平介质板(8)上表面的金属贴片；两个短路墙体(17)的外侧壁设置有短路墙体垂直介质板(16)；其中：所述直流输出(3)为位于下层水平介质板(8)下表面的金属微带线；所述SMA接头(6)的内芯与微带传输线(5)，所述SMA接头(6)的外芯与地板(7)相连；所述短路墙体(17)与地板(7)和最上层水平介质板(15)上表面的金属贴片(2)电连接。2.根据权利要求1所述的应用于无线通信2G到4G频段...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟豪，安文星，张洪溪，马凯学，贾子熙，张卫康，仇海波，刘新，呼文韬，刘兴江，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：