一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，涉及超方向性天线阵列技术领域，包括第一介质基板，所述第一介质基板上表面设有一分二功分器，下表面设有金属地板，所述一分二功分器上连接有功分器一路和功分器二路，所述功分器一路和功分器二路的输出端均设有对称的辐射结构；辐射结构包括横向辐射结构，所述横向辐射结构两侧均设有与其垂直并关于横向辐射结构对称的纵向辐射结构；所述功分器二路上设有T型渐变结构，本发明专利技术通过调整天线单元之间的间距以及两个单元馈电的相位提高天线阵列的方向性实现超方向性，通过宽带等幅不同相功分器实现对宽带天线阵列的馈电，最终使天线阵列实现宽带超方向性。终使天线阵列实现宽带超方向性。终使天线阵列实现宽带超方向性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列


[0001]本专利技术属于超方向性天线阵列
，具体涉及一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列。

技术介绍

[0002]天线的方向性大于其尺寸方向性的理论最大值时，该天线被称为超方向性天线。实际工程中留给天线的空间有限，另外，同等情况下天线的方向性越高就意味着电磁波的理论传输距离越远，因此超方向性天线由于尺寸小、方向性高等优点在无线通信领域具有潜在的应用前景。超方向性天线的基本概念在上世纪20年代被提出，随后出现大量学者对超方向性天线的理论进行深入的研究，但由于该天线的贴片表面电流损耗大、带宽窄等特点，超方向性天线的相关研究并没有得到很好的发展和应用。
[0003]现有技术“Design，Optimization and Characterization of a Superdirective Antenna Array”公开了一种二元单极子天线阵列，通过使用去耦合网络与匹配网络来解决天线单元近造成的耦合强不宜匹配的问题，从而使天线阵列实现超方向性；其基本组成单元为蝶形单极子，并且该结构天线介质基板立于地面之上。但是该天线效率低、带宽窄只有9.17％。
[0004]现有技术“Electrically Small Superdirective Endfire Arrays of Metamaterial－Inspired Low－Profile Monopoles”公开了一种二元折叠单极子天线阵列，通过使用由电感螺旋谐振器组成的相移线对天线进行馈电，天线阵列实现了超方向性。但是该天线效率为24％，带宽窄只有1.01％。
[0005]现有技术“Superdirective Wideband Array of Planar Monopole Antenna With Loading Plates”公开了一种二元平板单极子天线的宽带超方向性阵列，是将两个矩形平板单极子立在地面之上，并且只对其中一个单极子进行馈电可以得到较宽的带宽，在3－6GHz带宽上，该天线阵列提供3.5－6.9dB的方向性。然后通过在矩形平板单极子两边增加两对耦合平板使天线能够在3－7.5GHz带宽上实现7.7－10.1dBi的方向性天线相对带宽达到85.71％，效率为60％－91％，然而带宽可以进一步提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，解决了现有技术中存在的缺陷，使天线阵列实现宽带超方向性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，包括第一介质基板，所述第一介质基板上表面设有一分二功分器，下表面设有金属地板，所述一分二功分器包括第一微带线，所述第一微带线连接功分器一路和功分器二路，所述功分器一路和功分器二路的输出端均设有关于功分器一路和功分器二路中轴线对称的辐射结构，所述辐射结构垂直于第一介质基板；辐射结构包括横向辐射结构，所述横向辐射结构两侧均设有与其垂直并关于横向辐射
结构对称的纵向辐射结构；
[0009]所述功分器二路上设有T型渐变结构，实现该馈电网络更高的不等幅宽带的需求。
[0010]优选的，所述横向辐射结构包括第二介质基板，所述第二介质基板表面上设有圆形单极子；
[0011]所述纵向辐射结构为2块椭圆形单极子，所述椭圆形单极子与第二介质基板之间有间隙，椭圆形单极子与间隙一起形成天线阵列的带宽扩展。
[0012]优选的，所述功分器一路包括依次连接的第五微带线、第四微带线和第六微带线；
[0013]所述功分器二路包括依次连接的第二微带线、第三微带线和第七微带线。
[0014]优选的，所述T型渐变结构包括2个三角形微带线和1个长方形微带线，所述三角形微带线的斜边朝向长方形微带线的长边，2个三角形微带线为一体结构。
[0015]优选的，所述2个三角形微带线与长方形微带线长边平行的直角边长度之和等于长方形微带线长边的长度。
[0016]优选的，所述2个三角形微带线与长方形微带线长边平行的直角边的长度之和与长方形微带线长边的长度均为四分之一波长。
[0017]优选的，所述第三微带线和第四微带线的输入端设有电阻R1，输出端设有电阻R2。
[0018]优选的，所述第一微带线、第六微带线和功第七微带线的宽度相等。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术所述天线阵列使用圆形单极子结构实现天线的宽带性能，再通过调整天线单元之间的间距以及两个单元馈电的相位提高天线阵列的方向性从而实现超方向性，然后通过增加椭圆形贴片实现天线带宽的进一步扩展，最后通过设计宽带等幅不同相功分器实现对宽带天线阵列的馈电，最终使天线阵列实现宽带超方向性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术立体图；
[0023]图3为本专利技术横向辐射结构示意图；
[0024]图4为本专利技术椭圆形单极子在横向辐射结构上的示意图；
[0025]图5为本专利技术S参数曲线图示意图；
[0026]图6为本专利技术最大方向性和效率随频率变化曲线示意图；
[0027]图7为本专利技术在4GHz、5.5GHz、7GHz时的方向图；
[0028]图中所示
[0029]1—圆形单极子；2—椭圆形单极子；3—第六微带线；4—第七微带线；6—第二介质基板；7—第一介质基板；8—金属地板；9—第一微带线；10—第二微带线，11—第三微带线；12—第四微带线；13—第五微带线。
具体实施方式
[0030]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。
[0031]如图1－4所示，一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，包括一分二功分器，第
一介质基板7，所述第一介质基板7上表面设有一分二功分器，下表面设有金属地板8。
[0032]所述一分二功分器包括第一微带线9，功分器一路和功分器二路；所述第一微带线9连接功分器一路和功分器二路；
[0033]所述功分器一路包括依次连接的第五微带线13、第四微带线12和第六微带线3；所述功分器二路包括依次连接的第二微带线10、第三微带线11和第七微带线4。
[0034]所述第三微带线11和第四微带线12的输入端设有电阻R1，输出端设有电阻R2，所述电阻R1的阻值为120Ω，电阻R2的阻值为240Ω。
[0035]所述功分器一路和功分器二路的输出端均设有辐射结构，所述辐射结构垂直于第一介质基板7；所述功分器一路上的辐射结构与功分器二路的辐射结构形成对称。
[0036]所述辐射结构包括横向辐射结构和纵向辐射结构。
[0037]所述横向辐射结构包括第二介质基板6，所述第二介质基板6表面上设有圆形单极子1，所述圆形单极子1通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，第一介质基板(7)，所述第一介质基板(7)上表面设有一分二功分器，下表面设有金属地板(8)，其特征在于，所述一分二功分器包括第一微带线(9)，所述第一微带线(9)连接功分器一路和功分器二路，所述功分器一路和功分器二路的输出端均设有关于功分器一路和功分器二路中轴线对称的辐射结构，所述辐射结构垂直于第一介质基板(7)；辐射结构包括横向辐射结构，所述横向辐射结构两侧均设有与其垂直并关于横向辐射结构对称的纵向辐射结构；所述功分器二路上设有T型渐变结构。2.根据权利要求1所述的一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，其特征在于，所述横向辐射结构包括第二介质基板(6)，所述第二介质基板(6)一表面上设有圆形单极子(1)；所述纵向辐射结构为2块椭圆形单极子(2)，所述椭圆形单极子(2)与第二介质基板(6)之间有间隙。3.根据权利要求1所述的一种基于单极子的宽带超方向性天线阵列，其特征在于，所述功分器一路包括依次连接的第五微带线(13)、第四微带线(12)和第六微带线(3)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢萍，黄卡玛，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：