一种基于容性加载的小型化天线的制作方法

本发明属于天线小型化技术领域，尤其涉及一种基于容性加载的小型化天线。

背景技术：

天线是与自由空间的无线电波相耦合的部件。从理论上来讲，天线的尺寸和所需收发的无线电波的波长成正相关，而无线电波的波长与其频率成反比。这就是说当需要发射的无线电波频率很小时，相应的波长就很长，需要的收发天线就很大，而天线的尺寸过大，势必会对其使用造成不便。因此，需要对天线进行小型化的研究，使天线一方面能正常辐射需要波长的电磁波，另一方面尽可能地缩小尺寸，便于生产和使用。

通常来说，天线的小型化是很难做到的，因为这将造成天线带宽的减小和效率的下降。通过改变天线的形状，添加匹配网络的方法虽然可以改善天线的性能，在一定程度上减小天线的尺寸，但会牺牲包括带宽在内的大部分其它性能，因此通过加载技术展宽小型化天线带宽成为小型化天线投入实际应用的前提条件。

而目前天线的小型化主要采用的是感性加载的方法，对容性加载的研究不多。这便是我们探究展宽小型化天线带宽的容性加载装置与方法的背景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种在不减小工作带宽的情况下有效实现基于容性加载的小型化天线。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于容性加载的小型化天线，包括馈电同轴线，以及平行设置的金属桶和接地板，所述金属桶位于接地板之上；还包括平行设置在所述金属桶和接地板之间的金属盘，所述馈电同轴线穿过所述金属盘分别连接所述金属桶和接地板；所述金属桶和金属盘之间、所述金属盘与所述接地板之间分别设置有绝缘支架支撑。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述金属盘中间开有一小孔，所述馈电同轴线穿过所述小孔，一端连接所述接地板，另一端连接金属桶馈电点。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述金属桶馈电点位于所述金属桶底部边沿处。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述金属桶、金属盘均选用铜箔材料，所述铜箔材料厚度为5mm。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述金属桶为圆柱形，上、下底面半径为40mm，高为250mm；所述金属盘为圆形，半径为150mm。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述金属桶与所述金属盘之间的间距为90mm，所述金属盘与所述接地板之间的间距为60mm。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述天线高为400mm。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述天线与馈源之间并联一个62.9nh的电感。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述天线为全向性天线，在水平方向有最大辐射；所述天线频率范围104-119mhz。

在上述的基于容性加载的小型化天线中，所述天线谐振频率为107mhz，最小驻波比vswr为1.02，带宽为15mhz，半功率波束宽度为42.9°，天线增益为3.7db。

本发明的有益效果是：在不减小工作带宽的情况下有效实现天线的小型化，同时设计简便。

使得天线的谐振频率达到107mhz，天线在104-119mhz频率范围内得到很好的匹配，最小的驻波比vswr为1.02。带宽为15mhz，半功率波束宽度为42.9°，天线增益3.7db。天线为全向性天线，在水平方向有最大辐射，在工作频带内能保持70%-86%的高效率。天线全高40cm，约为传统天线大小的一半，实现了天线小型化的目的。

附图说明

图1为本发明一个实施例的正面结构示意图；

图2为本发明一个实施例的场分布图；

其中，1-金属桶、2-金属盘、3-接地板、4-馈电同轴线、5-绝缘支架、6-小孔、7-空间电场、8-电位移场、9-感生磁场。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”“连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实施例采用如下技术方案实现：一种基于容性加载的小型化天线，包括馈电同轴线，以及平行设置的金属桶和接地板，所述金属桶位于接地板之上；还包括平行设置在所述金属桶和接地板之间的金属盘，所述馈电同轴线穿过所述金属盘分别连接所述金属桶和接地板；所述金属桶和金属盘之间、所述金属盘与所述接地板之间分别设置有绝缘支架支撑。

进一步，所述金属盘中间开有一小孔，所述馈电同轴线穿过所述小孔，一端连接所述接地板，另一端连接金属桶馈电点。

进一步，所述金属桶馈电点位于所述金属桶底部边沿处。

进一步，所述金属桶、金属盘均选用铜箔材料，所述铜箔材料厚度为5mm。

进一步，所述金属桶为圆柱形，上、下底面半径为40mm，高为250mm；所述金属盘为圆形，半径为150mm。

进一步，所述金属桶与所述金属盘之间的间距为90mm，所述金属盘与所述接地板之间的间距为60mm。

进一步，所述天线高为400mm。

进一步，所述天线与馈源之间并联一个62.9nh的电感。

进一步，所述天线为全向性天线，在水平方向有最大辐射；所述天线频率范围104-119mhz。

更进一步，所述天线谐振频率为107mhz，最小驻波比vswr为1.02，带宽为15mhz，半功率波束宽度为42.9°，天线增益为3.7db。

具体实施时，如图1所示，一种基于容性加载的小型化天线，包括金属桶1，金属盘2，接地板3和馈电同轴线4；金属盘1中心开小孔6用于给金属桶1馈电；馈电点位于金属桶1的底部边沿处；馈电同轴线4一端连接金属桶1的馈电点，另外一端连接接地板3；金属桶1和金属盘2之间，金属盘2与接地板3之间用绝缘支架5支撑。通过在天线底部增加一个合适尺寸的金属盘2，金属盘2起着容性加载的作用，从而达到天线小型化的目的。

而且，金属桶1为圆柱形，使用铜箔作为材料，半径40mm，长度250mm，铜箔厚度5mm。

而且，金属盘2为圆形，使用铜箔作为材料，半径150mm，铜箔厚度5mm。

而且，金属桶1和金属盘2间距90mm，金属盘2与接地板3间距60mm。

而且，天线全高40cm。

而且，在天线与馈源之间并联一个62.9nh的电感。

而且，通过调整金属桶1和金属盘2的间距，金属盘2和接地板3的间距，金属桶1和金属盘2的尺寸均可以改变天线性能。

通过模拟试验确定该电容加载天线工作频率处最大波束宽度时的金属桶1和金属盘2的间距，金属盘2和接地板3的间距，金属桶1和金属盘2的尺寸。

本实施例所采用的尺寸比例，能够使得天线的谐振频率达到107mhz，天线在104-119mhz频率范围内得到很好的匹配，最小的驻波比vswr为1.02。带宽15mhz，半功率波束宽度为42.9°，天线增益3.7db。天线为全向性天线，在水平方向有最大辐射。在工作频带内能保持70%-86%的高效率。天线全高40cm，约为传统天线大小的一半，实现了天线小型化的设计。

如图2所示，从电源传送的功率被分成了大致相等的两半，一半被馈送到金属桶1，并由其产生空间电场7；功率的另一半供给金属盘2。由于金属盘2与接地板3之间存在电压，产生了电位移场8，时变的电位移场8产生涡旋的感生磁场9。由于对时间的微分，天线附近涡旋的感生磁场9的相位比施加到金属盘2上的电压的相位提前90度。围绕金属盘2的涡旋状感生磁场9与金属桶1产生的空间电场7相互正交。当空间电场7和感生磁场9在时间上精确同步时，天线的辐射功率达到最大。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。