频同轴电缆4第二端端面齐平的一端对天线上射频信号表现出的阻抗为无穷大，为开路状态。天线上的射频信号不能通过同轴电缆外导体的外表面流过，使得金属套筒3可以起到射频扼流的作用。
[0034]在采用铁氧体材料套筒的情况下，射频同轴电缆4穿过铁氧体材料套筒。以射频同轴电缆4与铁氧体材料套筒3重叠部分的端面为参考面，从该参考面处射频同轴电缆4的外导体观察，在低频时的等效电路如图10所示，在高频时如图11所示。该铁氧体材料套筒的铁氧体材料特性参数如图12所示。从上述参考面处射频同轴电缆4测得的射频阻抗如图13所示，在200-300ΜΗΖ频段范围内，从上述参考面测得的射频阻抗很大，该阻抗特性将会阻止200-300ΜΗΖ频段范围内的信号通过。因此使用铁氧体空心圆柱体套筒的射频扼流圈3对一定频段范围的射频信号起到扼流作用。
[0035]该铁氧体材料套筒为包括铁、锰、锌、镍等元素的混合半导体材料。这些元素的混合比例以及形成产品后的空心圆柱体的尺寸共同决定了图13所示的阻抗特性。因此，对于特定工作频段的天线，应确定构成铁氧体的元素锰、锌、镍的混合比例以及空心圆柱体的尺寸，使得加载铁氧体材料以后，在上述参考面处，射频同轴电缆4的外导体表现出很高的射频阻抗，对天线工作频段的射频信号有扼流作用，阻止这部分信号通过射频流入射频同轴电缆4外导体的外表面。
[0036]在实际应用中，本发明的通用型物联网天线可以包含基座，在该基座上设有自谐振偶极子天线1，偶极子天线I为电偶极子天线或磁偶极子天线，电偶极子天线为对称结构，包含两个谐振振子11、12，偶极子天线I连接平衡/不平衡转换器2的平衡端口。平衡/不平衡转换器2的不平衡端口连接射频同轴线4的内导体，射频同轴线4的外导体与平衡/不平衡转换器2的地连接。在同轴线4与平衡/不平衡转换器2连接处，在同轴线4外套有射频扼流圈3。射频同轴线4的末端连接有射频连接器5或开路。
[0037]平衡/不平衡转换器如图4及图5所示，射频扼流圈3能够使偶极子天线I上的电流仅通过射频同轴电缆4的内导体和外导体的内侧面组成的传输线系统与无线系统连接，而不通过射频同轴电缆4的外导体的外表面；也可以阻止射频电流从射频同轴线缆4的外导体的外表面流出。从而使得天线阻抗以及天线上电流分布等性能与该天线所工作的环境没有关系，不需要额外调试，可以作为通用型天线。
[0038]本发明的通用型物联网天线的工作原理如下:
[0039]当本发明的天线处于发射状态时，系统将射频信号通过射频连接器5发射到同轴线4内。射频信号到达同轴线4与平衡/不平衡转换器2连接处。由于该处同轴线4外套有扼流圈3，射频信号不能通过同轴线4的外导体的外表面流出，因此射频信号流入平衡/不平衡转换器2，经过平衡/不平衡转换器2处理变成了等幅反相的两路信号，该两路信号分别连接天线I的两个辐射振子11、12。射频信号通过天线I辐射出去。
[0040]当本发明的天线处于接收状态时，天线I为偶极子工作状态，其长度为射频信号工作波长的一半，天线I的两个偶极子11和12获得两路等幅反相的射频信号。该射频信号经过平衡/不平衡转换器2，变成一路信号。由于在同轴线4与平衡/不平衡转换器2连接处的同轴线4外套有扼流圈，射频信号不能流出到同轴线4的外导体的外表面，所有射频信号流入同轴线4内，然后接收信号经过同轴线4和射频连接器5进入系统。
[0041]当天线的两个谐振振子11、12的周围三分子一波长内没有其它较大的金属，天线的驻波比小于1.8，输入阻抗为(50±5) Ω时，方向图测试结果显示，在不同的工作环境中与天线I单独工作时的方向图保持同等水平。
[0042]采用了该发明的通用型物联网天线，其射频同轴电缆的第一端连接所述的射频连接器；射频同轴电缆的第二端的内导体连接平衡/不平衡转换器的不平衡端口，第二端的外导体连接平衡/不平衡转换器的地；并在该第二端外套设有射频扼流圈。从而使偶极子天线上的电流仅通过射频同轴电缆的内导体与外导体的内侧面所组成的传输线同天线所工作的系统连接，同时阻止射频电流从射频同轴电缆的外导体的外表面流出，确保天线阻抗以及天线上电流分布等性能与天线所工作的系统没有关系，使得本发明的通用型物联网天线在无需调试的情况下，即可适用于物联网中任何设备的无线信号收发系统。且本发明的通用型物联网天线，结构简单，生产与应用成本低廉，应用范围也相当广泛。
[0043]在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
【主权项】
1.一种通用型物联网天线，包括偶极子天线、平衡/不平衡转换器、射频同轴电缆和射频连接器，其特征在于，所述的射频同轴电缆的第一端连接所述的射频连接器或开路；所述的射频同轴电缆的第二端的内导体连接所述的平衡/不平衡转换器的不平衡端口，该射频同轴电缆的第二端的外导体连接所述的平衡/不平衡转换器的地；所述的平衡/不平衡转换器的平衡端口连接所述的偶极子天线，在所述的射频同轴电缆的第二端外套设有射频扼流圈。2.根据权利要求1所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的偶极子天线为自谐振偶极子天线。3.根据权利要求2所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的自谐振偶极子天线为电偶极子天线，该电偶极子天线为对称结构，包括第一谐振振子和第二谐振振子。4.根据权利要求3所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的第一谐振振子和第二谐振振子为线振子、棒振子和面振子中的一种。5.根据权利要求2所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的自谐振偶极子天线为磁偶极子天线，该磁偶极子天线为环形导线或环形金属棒。6.根据权利要求2所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的自谐振偶极子天线和平衡/不平衡转换器均设置于一印刷电路板上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的射频扼流圈为金属套筒，该金属套筒的一端与所述的射频同轴电缆第二端的端面齐平，且不接触；所述的金属套筒的另一端与所述的射频同轴电缆的外表面连接，该金属套筒的两端之间的长度等于所述偶极子天线工作波长的四分之一。8.根据权利要求1至6中任一项所述的通用型物联网天线，其特征在于，所述的射频扼流圈为铁氧体材料套筒，该铁氧体材料套筒为包括铁、锰、锌、镍元素的混合半导体材料。
【专利摘要】本发明涉及一种通用型物联网天线，属于无线技术领域。该通用型物联网天线中，射频同轴电缆的第二端的内导体连接平衡/不平衡转换器的不平衡端口，第二端的外导体连接平衡/不平衡转换器的地；该第二端外套设有射频扼流圈。从而使偶极子天线上的电流仅通过射频同轴电缆的内导体与外导体的内侧面所组成的传输线同天线所工作的系统连接，同时阻止射频电流从射频同轴电缆的外导体的外表面流出，确保天线阻抗以及天线上电流分布等性能与天线所工作的系统没有关系，使得本发明的通用型物联网天线在无需调试的情况下，即可适用于物联网中任何设备的无线信号收发系统。
【IPC分类】H01Q1/36
【公开号】CN105186105
【申请号】CN201510536069
【发明人】鲁勇
【申请人】鲁勇
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月27日