单极子天线的制作方法

本实用新型属于天线技术领域，具体而言，涉及一种单极子天线。

背景技术：

随着科学技术的不断发展提高，单极子天线已经在各个领域中得到了广泛的应用。

现有技术的单极子天线中，刀锋单极子天线因其较小的风阻，较轻的重量，以及其能够通过印制电路的形式实现制成，因而在机载领域得到了广泛的应用。随着应用的越来越广泛，机载领域对刀锋单极子天线的体积要求也越来越高。若直接缩小刀锋单极子天线的体积，则会造成天线的性能大为降低。因此，现有的大部分刀锋单极子天线都在传统单极子天线的基础上，通过降低天线长度直径比或采用渐变的天线结构来现实现缩小部分体积。但降低天线长度直径比或采用渐变的天线结构所缩小的体积并不能完全满足其实际应用的需求。

因此，如何在不影响刀锋单极子天线性能的同时，有效缩小刀锋单极子天线的体积是目前业界一大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种单极子天线，以有效改善 上述缺陷。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种单极子天线，所述单极子天线包括：天线壳体、天线振子和底座，所述底座和所述天线壳体设有开口的一端可拆卸连接，所述天线振子设置在所述天线壳体内，所述天线振子的第一端和所述底座连接，所述天线振子的第二端延伸至靠近所述天线壳体的另一端处弯折，所述天线振子的第二端弯折，并向靠近所述天线壳体一端的方向延伸。

进一步的，所述天线振子的第一端和所述底座连接，所述天线振子的第二端延伸至靠近所述天线壳体的另一端处分别向两侧弯折，所述天线振子的第二端向两侧弯折的部分形成至少两个延伸端，所述天线振子第二端的每个所述延伸端均向靠近所述天线壳体第一端的方向延伸。

进一步的，所述延伸端为两个，两个所述延伸端均向靠近所述天线壳体一端的方向延伸。

进一步的，两个所述延伸端均与水平面垂直。

进一步的，所述天线振子在水平方向的宽度由所述天线振子的第一端向所述天线壳体另一端的方向递减。

进一步的，所述天线振子的第一端通过馈电底座与所述底座连接。

进一步的，所述天线壳体呈流线型的刀锋状。

进一步的，所述底座通过螺栓和所述天线壳体设有开口的一端可拆卸连接。

进一步的，所述底座由导电材料制成。

本实用新型实施例的有益效果是：

通过天线振子设置在天线壳体内，以及底座和天线壳体设有开口的一端可拆卸连接。从而底座能够通过封闭天线壳体一端的开口，将设置在天线壳体内的天线振子封闭，以使天线壳体对天线振子起到保护作用。天线 振子的第一端通过和底座的连接，故天线振子能够稳定的被设置在天线壳体内。天线振子的第二端延伸至靠近天线壳体的另一端处弯折，且天线振子的第二一端弯折并向靠近天线壳体一端的方向延伸。在不改变天线振子原长度的情况下，即不改变天线振子的传输性能的情况下，通过天线振子第二端在天线壳体内的弯折而有效降低了天线振子的高度，并减小了天线振子的体积，进而实现了在不影响单极子天线性能的同时，有效缩小单极子天线的体积。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种单极子天线的爆炸图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种单极子天线中天线振子的一种实施方式的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种单极子天线中天线振子的另一种实施方式的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种单极子天线信号的仿真和实测图；

图5示出了本实用新型实施例提供的一种单极子天线信号的等效原理图。

图标：100-单极子天线；110-天线壳体；111-开口；112-第一通孔；120-底座；121-螺栓；122-第二通孔；130-天线振子；131-馈电底座。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“侧”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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 本实用新型的限制。

此外，术语“竖直”、“垂直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种单极子天线100，该单极子天线100包括：天线壳体110、底座120和天线振子130。

天线壳体110可以为由绝缘材料制成的空心壳体结构。考虑到天线壳体110需要一定的硬度来实现对天线振子130保护的作用，且天线壳体110的制造成本不能过高，制成天线壳体110的绝缘材料可以为塑料。天线壳体110的一端设有开口111，而天线壳体110的另一端封闭。具体的，天线壳体110的一端所设至开口111，该开口111的尺寸应大于或等于天线振子130的尺寸，以便于天线振子130能够通过开口111设置到天线壳体110内。此外，天线壳体110另一端的封闭能够在天线振子130设置到壳体中后的形成对该天线振子130的保护。天线壳体110的形状可以为：圆柱状、立柱桩或刀锋状等，本实施例中，天线壳体110的形状优选为呈流线型的刀锋状。天线壳体110的形状为呈流线型的刀锋状，即可以理解为天线壳体110的外表面光滑，且整个天线壳体110为薄片状结构。天线壳体110的流线型的刀锋状结构能够提高天线振子130放置到天线壳体110内后，其对空间的占有率，进而在不影响单极子天线100性能的情况下也缩小了单极子天线100的体积。从空气动力学的角度，天线壳体110的流线型的刀锋状结构能有效减小空气阻力，在单极子天线100应用安装在可移动装置，如：飞机、汽车或轮船后，天线壳体110几乎不会增加可移动装置在移动 过程中的所受到的空气阻力。为便于与底座120连接，天线壳体110设有开口111的一端向水平方向延伸，以使其在竖直方向的投影形成椭圆形，且天线壳体110设有开口111的一端还设有多个第一通孔112。

底座120可以为由导电材料制成的柱状结构。考虑到底座120需要作为天线振子130的地端，以实现天线振子130接地的作用，且底座120的制造成本不能过高，制成底座120的导电材料可以为铝合金。本实施例中，底座120为便于与天线壳体110设有开口111一端可拆卸连接，底座120为柱状结构，且底座120在竖直方向的投影为与天线壳体110匹配的椭圆形。底座120的一端能够通过螺栓121和天线壳体110设有开口111的一端可拆卸连连接。具体的，底座120的一端设有多个具有螺纹的第二通孔122，底座120的一端和天线壳体110的一端接触，以使底座120上的每个第二通孔122均能够和天线壳体110上的每个第一通孔112接触并重叠。通过每个螺栓121均依次穿过第一通孔112和第二通孔122，并转动和第二通孔122中的螺纹形成啮合后，底座120的一端便通过螺栓121和天线壳体110设有开口111的一端形成了可拆卸连连接。当然，如若是拆卸的时候，则通过每个螺栓121转动和第二通孔122中的螺纹分离，且每个螺栓121均依次退出第二通孔122和第一通孔112，则底座120的一端便和天线壳体110设有开口111的一端形成拆分。

天线振子130可以为由导电材料制成。考虑到天线振子130需要对信号产生良好的传导性，且天线振子130的制造成本不能过高，制成天线振子130的导电材料可以为金属铜。本实施例中，天线振子130可通过在FR4基板上印制而成。FR4基板上刻成有天线振子130的形状模板，将金属铜印制到形状模板中，便能够制成天线振子130。需要说明的是，通过在FR4基板上印制而成天线振子130为薄片状结构，其能够具有厚度薄、体积小和重量轻的优点。天线振子130的第一端可通过馈电底座131和底座120连接，具体的，馈电底座131也可以导电材料制成的柱状结构，天线振子 130的第一端可通过焊接和馈电底座131的一端固定连接，而馈电底座131的另一端则和底座120的一端固定连接，其中，馈电底座131的另一端和底座120的一端固定连接的方式可根据实际情况进行选择，在此不做过多详细说明。天线振子130的第一端通过馈电底座131和底座120连接后，可以理解到，当底座120的一端和天线壳体110的一端可拆卸连接后，天线振子130由于和底座120的连接，也相应的被放置到了天线壳体110内。为缩小单极子天线100体积的同时，还能够增加单极子天线100的带宽，以及调节输入端阻抗匹配，改善天线驻波比特性。天线振子130各部位的宽度并不相同，天线振子130在水平方向的宽度由天线振子130和底座120连接的一端向天线壳体110另一端的方向递减，从而使得天线振子130在水平方向的宽度在一段距离中渐变减小。在宽度变化的该一段距离中，该宽度变化的一段距离越长则单极子天线100带宽越宽，反之则越小。此外，在宽度变化的该一段距离中，该一段距离中宽度变化越大则单极子天线100带宽越宽，反之则越小。因此，宽度变化的一段距离的长度和该一段距离中宽度变化的变化度需根据实际应用需求的进行具体设定，在此就不做过多限定。

如图1和图2所示，作为一种实施方式，天线振子130还具有位置和底座120连接的第一端相对的第二端，天线振子130第二端向靠近天线壳体110的另一端的方向延伸，天线振子130第二端在延伸至靠近天线壳体110的另一端处进行弯折，天线振子130的第二端弯折并向靠近天线壳体110一端的方向延伸。天线振子130第二端的弯折能够和水平方向形成夹角。当天线振子130的第二端的弯折和水平方向形成夹角大于90°时，单极子天线100的传输性能会降低，且夹角越大于90°，单极子天线100的传输性能越低。当天线振子130的第二端的弯折后水平方向形成夹角小于90°时，单极子天线100的体积则会过大。优选地，天线振子130的第二端的弯折和水平方向形成夹角为90°。此外，天线振子130的第二端弯折并向 靠近天线壳体110一端的方向延伸至一定长度，当该延伸的长度越长时，单极子天线100的传输性能越弱。因此，天线振子130的第二端弯折并向靠近天线壳体110一端的方向延伸的长度可根据实际需求进行设定，在此不做过多限定。通过天线振子130的第二端的弯折，从而使得天线振子130的长度被减小，进而使得单极子天线100的体积有效减小。

如图1和图3所示，作为另一种实施方式，天线振子130的第二端也向靠近天线壳体110的另一端的方向延伸，天线振子130的第二端延伸至靠近天线壳体110的另一端处分别向两侧弯折。天线振子130的第二端向两侧弯折的部分形成至少两个延伸端，天线振子130第二端的每个延伸端则均向靠近天线壳体110一端的方向延伸。可以理解到，若延伸端过多，还是会造成单极子天线100的体积增加，并且制造成本增高。优选地，本实施例中，天线振子130的第二端分别向两侧弯折的部分形成的延伸端为两个。两个延伸端也均能够和水平方向形成夹角。当两个延伸端均和水平方向形成夹角大于90°时，单极子天线100的传输性能会降低，且夹角越大于90°，单极子天线100的传输性能越低。当两个延伸端均和水平方向形成夹角小于90°时，单极子天线100的体积则会过大。优选地，两个延伸端均和水平方向形成夹角为90°。此外，的两个延伸端的延伸长度一定。当该延伸的长度越长时，单极子天线100的传输性能越弱。因此，两个延伸端的延伸长度可根据实际需求进行设定，在此不做过多限定。本实施方式相较于上一种实施方式的不同之处在于，天线振子130的第二端分别向两侧弯折的部分形成两个延伸端，两个延伸端均向靠近天线壳体110一端的方向延伸后。两个延伸端能够有效增强单极子天线100的传输性能和带宽，且通过弯折设计，天线振子130的整体长度仅为0.16λ。

请参阅图4，图4示出了天线振子130具备两个延伸端时的电压驻波比。图4中纵轴的VSWR为电压驻波比，横轴为频率MHz，A曲线为利用三维电磁仿真软件HFSS仿真的天线电压驻波比结果，而图4中的B曲线为采 用矢网网络分析仪实测的电压驻波比结果。图中可看出，A曲线的仿真结果图和B曲线的测试结果图较为接近，因此单极子天线100在缩小体积后，其实际应用中也可达到其预期的应用效果。

如图5所示，本发实用新型采用的是1/4λ单极子天线100结构。单极子天线100是对称振子的一臂垂直于一个理想导体平面(地平面)上形成的，其原理结构如图5(a)所示。由镜像原可理知，单极子天线100与其镜像构成一个对称振子，等效结构如图5(b)所示。单极子天线100在镜像平面上半空间的场与其等效的对称振子的场相同，在下半空间的场则为零。本发实用新型单极子天线100利用其应用平台的金属表面便可作为其的地平面，因此，单极子天线100可安装到可移动装置，如：飞机、汽车或轮船。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种单极子天线，单极子天线包括：天线壳体、天线振子和底座，底座和天线壳体设有开口的一端可拆卸连接，天线振子设置在天线壳体内，天线振子的第一端和底座连接，天线振子的另一端延伸至靠近天线壳体的另一端时弯折，天线振子的第二端弯折后向靠近天线壳体一端的方向延伸。

通过天线振子设置在天线壳体内，以及底座和天线壳体设有开口的一端可拆卸连接。从而底座能够通过封闭天线壳体一端的开口，将设置在天线壳体内的天线振子封闭，以使天线壳体对天线振子起到保护作用。天线振子的第一端通过和底座的连接，故天线振子能够稳定的被设置在天线壳体内。天线振子的第二端延伸至靠近天线壳体的另一端时弯折，且天线的另一端弯折后再向靠近天线壳体一端的方向延伸。在不改变天线振子原长度的情况下，即不改变天线振子的传输性能的情况下，通过天线振子另一端在天线壳体内的弯折而有效降低了天线振子的高度，并减小了天线振子的体积，进而实现了在不影响单极子天线性能的同时，有效缩小单极子天 线的体积。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。