宽带偶极子天线

本发明属于天线，具体涉及一种宽带偶极子天线。

背景技术：

1、偶极子天线包括一对对称放置的导体，也称为“偶极子臂”，导体相互靠近的两端分别与射频电缆的内芯和外芯相连。常见偶极子天线的臂长为半个波长，即0.5λ，λ为偶极子工作频段的中心频率对应的自由空间波长，因此该偶极子天线能够在奇模模式下谐振，即谐振在0.5λ、1.5λ、2.5λ等对应的频点。关于偶极子天线奇模、偶模的相关知识可以参见bing xiao等人于2022年发表在ieee期刊《transactions on antennas and propagation》上第3期第70卷第1643～1652页的《dipole antenna with both odd and even modesexcited and tuned》一文，该论文图8的蓝色曲线给出了臂长为半个波长的对称偶极子的|s11|曲线，其中，|s11|表示天线的反射系数，臂长为半个波长的偶极子天线只能谐振在0.5λ、1.5λ、2.5λ等奇模对应的频点，无法谐振在1λ、2λ、3λ等偶模模式对应的频点。此外，该论文图3中公开了各个模式对应的电流分布，0.5λ模式的电流最大值数量为1，1λ模式的电流最大值数量为2，1.5λ模式的电流最大值数量为3，以此类推。在偶极子天线的众多工作模式中，0.5λ和1λ模式较为常见，分别为半波模式和全波模式。

2、为了满足现代通信系统对带宽的要求，研究人员在扩展偶极子带宽方面做了很多尝试。常用的展宽带宽方法是加宽偶极子辐射臂的末端，形成领结形天线，采用这种方法形成的天线的带宽仅为29％，具体可参见chen guo等人于2010年8月发表于《proceedings ofthe xiii internarional conference on ground penetrating radar》上的《a 900mhzshielded bow-tie antenna system for ground penetrating radar》一文，当|s11|≤-6db时，天线覆盖0.75～1ghz，而且在谐振点附近，天线工作在半波模式。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种宽带偶极子天线，包括介质板、印制于所述介质板上表面的辐射体以及连接于所述辐射体的馈电端口，其中，所述辐射体整体呈矩形，所述辐射体包括左侧天线单元、第三梯形微带、右侧天线单元和第二矩形微带，所述左侧天线单元和所述右侧天线单元左右间隔地设置于所述第二矩形微带的长边一侧，并且所述第二矩形微带、所述左侧天线单元和所述右侧天线单元围合形成喇叭形间隔，所述喇叭形间隔包括梯形间隔和与其连接的矩形间隔，所述矩形间隔延伸至所述辐射体的边缘外侧，所述第三梯形微带位于所述梯形间隔内，所述第三梯形微带的主体方向与所述梯形间隔的主体方向一致，所述馈电端口设置于所述矩形间隔内并连接所述左侧天线单元和所述右侧天线单元。

3、在本发明的一个实施例中，所述左侧天线单元与所述右侧天线单元结构对称，所述左侧天线单元包括第一矩形微带和第一直角梯形微带，所述第一矩形微带的长边一侧连接所述第一直角梯形微带的下底，所述第一矩形微带的长边与所述第一直角梯形微带的下底长度一致；所述右侧天线单元包括第三矩形微带和第二直角梯形微带，所述第三矩形微带的长边一侧连接于所述第二直角梯形微带的下底。

4、在本发明的一个实施例中，所述馈电端口设置于所述矩形间隔内与所述梯形间隔的交界处，当所述馈电端口的内芯连接所述第一矩形微带时，所述馈电端口的外芯连接所述第三矩形微带；当所述馈电端口的内芯连接所述第三矩形微带时，所述馈电端口的外芯连接所述第一矩形微带。

5、在本发明的一个实施例中，所述第二矩形微带、所述第一直角梯形微带、所述梯形间隔和所述第二直角梯形微带的长度满足：

6、l＝d1+d2+d3

7、其中，l表示所述第二矩形微带的长度，d1表示所述第一直角梯形微带的上底长度，d2表示所述第二直角梯形微带的上底长度，d3表示所述梯形间隔的下底长度。

8、在本发明的一个实施例中，所述矩形间隔的长度与所述第一矩形微带的宽度相同。

9、在本发明的一个实施例中，所述第三梯形微带的下底长度范围为16～19mm，所述第三梯形微带的上底长度范围为3～5mm，所述第三梯形微带高的范围为19～23mm。

10、在本发明的一个实施例中，所述馈电端口与所述第一矩形微带中远离所述馈电端口的长边的间距为7～9mm。

11、在本发明的一个实施例中，所述第一矩形微带长边的范围为18～22mm，所述第一矩形微带短边的范围为9～13mm。

12、在本发明的一个实施例中，所述第一直角梯形微带上底的长度范围为9～11mm，所述第一直角梯形微带高的范围为27～31mm。

13、在本发明的一个实施例中，所述介质板的厚度为1.6mm，所述介质板的长度和宽度均为80mm。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

15、本发明提供的宽带偶极子天线，结合天线阻抗匹配情况对矩形偶极子臂的结构进行改进，通过增加额外微带辐射体形成左侧天线单元和右侧天线单元并移动馈电端口，从而引入了新的谐振点，并设置第二矩形微带连接左侧天线单元和右侧天线单元这两个辐射臂的末端以激励偶极子的全波模式，解决了由于额外微带辐射体的引入而带来的第一、第二谐振频点向高频移动的问题，实现了天线的小型化。本发明提供的宽带偶极子天线实现了当天线的反射系数在-6db以下时1.6ghz～5.6ghz的宽带覆盖范围，并且该宽带偶极子天线的带宽为111％。本发明提供的宽带偶极子天线在不同频点分别工作在全波模式和半波模式，其结构简单，便于生产和应用，极大地降低了生产成本。

16、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种宽带偶极子天线，其特征在于，包括介质板(1)、印制于所述介质板(1)上表面的辐射体(2)以及连接于所述辐射体(2)的馈电端口(3)，

2.根据权利要求1所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述左侧天线单元与所述右侧天线单元结构对称，所述左侧天线单元包括第一矩形微带(21)和第一直角梯形微带(22)，所述第一矩形微带(21)的长边一侧连接所述第一直角梯形微带(22)的下底，所述第一矩形微带(21)的长边与所述第一直角梯形微带(22)的下底长度一致；所述右侧天线单元包括第三矩形微带(25)和第二直角梯形微带(24)，所述第三矩形微带(25)的长边一侧连接于所述第二直角梯形微带(24)的下底。

3.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述馈电端口(3)设置于所述矩形间隔(28)内与所述梯形间隔(27)的交界处，当所述馈电端口(3)的内芯连接所述第一矩形微带(21)时，所述馈电端口(3)的外芯连接所述第三矩形微带(25)；当所述馈电端口(3)的内芯连接所述第三矩形微带(25)时，所述馈电端口(3)的外芯连接所述第一矩形微带(21)。

4.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述第二矩形微带(23)、所述第一直角梯形微带(22)、所述梯形间隔(27)和所述第二直角梯形微带(24)的长度满足：

5.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述矩形间隔(28)的长度与所述第一矩形微带(21)的宽度相同。

6.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述第三梯形微带(26)的下底长度范围为16～19mm，所述第三梯形微带(26)的上底长度范围为3～5mm，所述第三梯形微带(26)高的范围为19～23mm。

7.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述馈电端口(3)与所述第一矩形微带(21)中远离所述馈电端口(3)的长边的间距为7～9mm。

8.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述第一矩形微带(21)长边的范围为18～22mm，所述第一矩形微带(21)短边的范围为9～13mm。

9.根据权利要求2所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述第一直角梯形微带(22)上底的长度范围为9～11mm，所述第一直角梯形微带(22)高的范围为27～31mm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的宽带偶极子天线，其特征在于，所述介质板(1)的厚度为1.6mm，所述介质板(1)的长度和宽度均为80mm。

技术总结
本发明公开了一种宽带偶极子天线，包括介质板、介质板上的辐射体和连接于辐射体的馈电端口。辐射体呈矩形，包括左侧天线单元、第三梯形微带、右侧天线单元和第二矩形微带，左侧天线单元和右侧天线单元左右间隔地设置于第二矩形微带的长边一侧，第二矩形微带、左侧天线单元和右侧天线单元围合形成喇叭形间隔，喇叭形间隔包括梯形间隔和与其连接的矩形间隔，矩形间隔延伸至辐射体的边缘外侧，第三梯形微带位于梯形间隔内。馈电端口设置于矩形间隔内并连接左侧天线单元和右侧天线单元。本发明所提供的宽带偶极子天线能够在不同频点分别工作在全波模式和半波模式，并且结构简单，便于生产和应用，极大地降低了生产成本。

技术研发人员：黄河,李博,李小平,刘彦明
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15