一种多馈高效的电小天线及其设备的制作方法

本发明涉及一种多馈高效的电小天线及其设备，属于无线电领域。

背景技术：

1、电小天线是指最大几何尺寸小于0.1λ的天线。由于电小天线尺寸很小，使得在天线输入端口具有低电阻高容抗特点。为保障能量传输，通常在天线输入端增加电路以消除电抗部分，但是天线的热损耗和电路损耗显著降低了天线的辐射效率。提高电小天线的辐射效率的主要方式有：

2、1)提高电小天线的辐射电阻；

3、2)降低天线自身的热损耗和匹配网络的损耗；

4、3)为保障功率输入到天线上，减小天线邻近物体或地面环境对天线性能的影响。

5、为提高电小天线的辐射阻抗，通常的方法是加顶或加载方式增加有效高度，使得天线输入电抗部分减小，但其改善有效高度具有有限，且不能选频工作。为降低天线损耗通常采用低损耗元件、射频模块尽量靠近馈点(缩短馈线的长度)，但在特定环境下其连接线较长，无法实现能量的传输。在垂直极化的电小天线中，其根部的电流为最大，地网状态显著影响着天线的效率。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种多馈高效的电小天线及其设备，本发明的技术方案是：

2、一种多馈高效的电小天线，包括天线主体，在该天线主体上设置有多个馈点，在每一馈点处加入低损耗网络；所述的低损耗网络具体为：发射信号依次通过内阻zs和匹配网络矩阵sm到达幅相控制网络端口和馈电端口，所述的馈电端口和幅相控制网络端口的电流之间关系遵循基尔霍夫定律；当所述的天线体上只存在一个馈电端口时，该幅相控制网络上的电流存在以下关系：；对于幅相控制网络可用三端口的s矩阵表示：

3、调整该s矩阵中的网络参数改变天线体上的电流分布，增加电小天线有效高度和辐射效率。

4、所述的匹配网络矩阵用表示，其中，1和2表示两端口网络输入和输出端口。

5、所述的幅相控制网络设置有三个端口，激励源对所述的三个端口分别激励。

6、一种设备，该设备将幅相控制网络和匹配网络进行融合，包括低损耗网络、控制网络和zp检测模块；所述的低损耗网络，包括无损耗的电容和电感，所述的电容采用高q值片式瓷介电容器，所述的电感由铜线绕制，所述的电容和电感通过首尾连接方式；在电容和电感的各自端口接入测试点，测试量有幅度和相位，该电容和电感用于各端口的幅度相控控制；所述的控制网络，由开关继电器组成，控制低损耗网络中电感和电容大小；所述的检测模块，用于全面检测内部参数，实时反馈天线体上电流分布状态；

7、所述的zp检测模块为射频在线检测模块，该射频在线检测模块连接激励源和天线之间，用于测量天线阻抗实部、虚部、输入输出功率和电压驻波比，用于实时检测开关模块、检波c模块和检波d模块调整前、后的效果；

8、还包括电压电流幅相检测模块和电压电流幅相检测模块，所述电压电流幅相检测模块和电压电流幅相检测模块一端分别就近与天线体不同端口连接，另一端与不同幅相网络连接；依据电压电流幅相检测模块和电压电流幅相检测模块电流大小调整无损耗器件，同时依据zp检测模块的检测结果调整a_lc模块中的网络参数；

9、cpu中央处理单元，用于与射频在线检测模块、电压电流幅相检测模块和电压电流幅相检测模块进行连接，对所述的射频在线检测模块、电压电流幅相检测模块和电压电流幅相检测模块进行控制；

10、还包括智能匹配网络，该智能匹配网络与开关模块、检波c模块和检波d模块相连接。

11、本发明的优点是：

12、1)采用多馈的方式，人工增加天线上电流奇异点，调控电小天线体上端的电流结构，提高电小天线的辐射阻抗，减小系统损耗(地网损耗、介质损耗等)。

13、2)采用设备与天线融合一体化技术，采用低损耗器件精准调控电小天线中的分布参数，减小电小天线匹配网络的复杂性，实现宽频带内调谐。

14、传统电小天线设计中，采用固定加载方式(如电感)，提高窄频带内的辐射阻抗，减小激励源与天线体之间的失配，但对电小天线改善能力有限；在此类加载中，其天线辐射体上电流幅度和相位具有连续性。为提升电小天线辐射性能，本发明改变传统电小天线的设计方法，采用多馈方式人工干预天线上的电流结构，即传统天线体上的正弦或三角形等分布。本发明实现了宽频内电小天线高效辐射，为满足电小天线在宽频内工作，采用远程控制对电小天线中的嵌入模块进行检测，并依据各频点的电小天线电气特性进行调控，从而电小天线在宽带内高效工作。

技术特征：

1.一种多馈高效的电小天线，包括天线主体，其特征在于，在该天线主体上设置有多个馈点，在每一馈点处加入低损耗网络；所述的低损耗网络具体为：发射信号依次通过内阻zs和匹配网络矩阵sm到达幅相控制网络端口和馈电端口，所述的馈电端口和幅相控制网络端口的电流之间关系遵循基尔霍夫定律；当所述的天线体上只存在一个馈电端口时，该幅相控制网络上的电流存在以下关系：对于幅相控制网络可用三端口的s矩阵表示：

2.根据权利要求1所述的多馈高效的电小天线，其特征在于，所述的匹配网络矩阵用表示，其中，1和2表示两端口网络输入和输出端口。

3.根据权利要求1或2所述的多馈高效的电小天线，其特征在于，所述的幅相控制网络设置有三个端口，激励源对所述的三个端口分别激励。

4.一种设备，其特征在于，该设备将幅相控制网络和匹配网络进行融合，包括低损耗网络、控制网络和zp检测模块；所述的低损耗网络，包括无损耗的电容和电感，所述的电容采用高q值片式瓷介电容器，所述的电感由铜线绕制，所述的电容和电感通过首尾连接方式；在电容和电感的各自端口接入测试点，测试量有幅度和相位，该电容和电感用于各端口的幅度相控控制；所述的控制网络，由开关继电器组成，控制低损耗网络中电感和电容大小；所述的检测模块，用于全面检测内部参数，实时反馈天线体上电流分布状态；

技术总结
本发明涉及一种多馈高效的电小天线及其设备，包括天线主体，在该天线主体上设置有多个馈点，在每一馈点处加入低损耗网络；所述的低损耗网络具体为：发射信号依次通过内阻z<subgt;s</subgt;和匹配网络矩阵S<subgt;m</subgt;到达幅相控制网络端口和馈电端口。通过多馈方式，天线体上的电流不满足基尔霍夫定律。本发明的优点是：通过设备与电小天线融合技术，调控传统电小天线上电流分布，减小地网等不利因素对效率的影响；通过改变设备内部网络参数，拓展电小天线的工作带宽等功能要求。

技术研发人员：朱治,孙婷芳
受保护的技术使用者：青岛长鲲科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12