一種環(huán)形天線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的一種環(huán)形天線，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極，其中，所述天線體包括若干呈環(huán)形結(jié)構(gòu)的天線單元，所述若干天線單元圍繞所述饋線對稱分布在所述饋線的四周，所述每一個(gè)天線單元分別與所述饋線正極和饋線負(fù)極連接。本實(shí)用新型提供的一種環(huán)形天線，繼承小環(huán)天線的頻率特性和方向特性，同時(shí)將環(huán)形單元在一個(gè)立體面按角度排列，利用陣列特性改變阻抗，減小阻抗，從而改善小環(huán)天線的方向性和阻抗增益，達(dá)到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環(huán)天線的阻抗問題，大大提高了效率。
【專利說明】一種環(huán)形天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及用于無源通信的環(huán)形天線。

【背景技術(shù)】
[0002]天線作為一種用來發(fā)射或接收無線電波的部件，在無線通信系統(tǒng)中起到了舉足輕重的作用，是無線通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。隨著高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達(dá)、無線通信系統(tǒng)，尤其是全球3G和4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的飛速發(fā)展，對天線的要求也越來越高。一方面，需要使天線能夠工作在多個(gè)頻帶，具有多種工作模式并具有良好的傳輸性能；另一方面，又要減輕天線的重量，減小天線體積并降低成本。正是由于這樣的需求，各類天線被提出并得到蓬勃發(fā)展。
[0003]環(huán)天線主要分為兩類，一類是導(dǎo)體的總長度以及環(huán)一圈的最大線性尺寸相對于工作波長都非常小的小環(huán)天線；另一類是導(dǎo)體的總長度和環(huán)的尺寸都與工作波長有相當(dāng)?shù)目杀刃缘沫h(huán)天線。因?yàn)椴ㄩL的關(guān)系，天線時(shí)常具有很大的體積。大的環(huán)天線通常也要一個(gè)波長或二分之一波長的導(dǎo)體來構(gòu)成，一般組構(gòu)成正方形、圓形等。小環(huán)天線的導(dǎo)體總長度可以小于十分之一波長。小環(huán)天線雖然體積上大大減小，但其阻抗很大，增益減小劇烈，通信受到極大限制，基本上不適用于無源通信。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)形天線，將小環(huán)天線的阻抗盡可能的減小，改善小環(huán)天線的方向性和阻抗增益，使增益不易劇烈減小。
[0005]本實(shí)用新型提供的一種環(huán)形天線，包括饋線以及天線體，所述饋線設(shè)置有饋線正極和饋線負(fù)極，其中，所述天線體包括若干呈環(huán)形結(jié)構(gòu)的天線單元，所述若干天線單元圍繞所述饋線對稱分布在所述饋線的四周，所述每一個(gè)天線單元分別與所述饋線正極和饋線負(fù)極連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述天線單元的數(shù)量為三個(gè)，相鄰兩個(gè)天線單元之間的夾角Θ為120度。
[0007]進(jìn)一步地，所述天線單元的數(shù)量為四個(gè)，相鄰兩個(gè)天線單元之間的夾角Θ為90度。
[0008]更進(jìn)一步地，所述天線單元包括第一支臂、第二支臂以及連接所述第一支臂和第二支臂的至少一個(gè)第三支臂，所述第一支臂與所述饋線正極連接，所述第二支臂與所述饋線負(fù)極連接。
[0009]更進(jìn)一步地，所述第三支臂呈圓弧狀，與所述第一支臂、第二支臂包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為扇形，第一支臂與第二支臂的夾角α為75度至85度之間。
[0010]優(yōu)選地,所述夾角α為80度。
[0011]更進(jìn)一步地，所述第一支臂、第二支臂與至少一個(gè)第三支臂包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為三角形、菱形或方形中的一種。
[0012]更進(jìn)一步地，所述第一支臂與饋線軸線的夾角β為15度至21度之間。
[0013]優(yōu)選地,所述夾角β為18度。
[0014]進(jìn)一步地,所述若干個(gè)天線單元位于同一水平高度。
[0015]進(jìn)一步地，所述饋線正極與所述饋線負(fù)極同軸，饋線正極位于所述饋線的內(nèi)部，饋線正極外部設(shè)有饋線負(fù)極。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型提供的一種環(huán)形天線，繼承了小環(huán)天線的頻率特性和方向特性，同時(shí)將環(huán)形單元在一個(gè)立體面按角度排列，利用陣列特性改變阻抗，從而改善小環(huán)天線的方向性和阻抗增益，達(dá)到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環(huán)天線的阻抗問題，大大提高了效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例環(huán)形天線結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例環(huán)形天線結(jié)構(gòu)的仰視圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的環(huán)形天線在1.5GHz時(shí)仿真計(jì)算出的天線方向圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更好地闡述本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，以下結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例及其附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]參閱圖1和圖2，本實(shí)用新型提供的環(huán)形天線包括饋線100以及天線體200，其中，饋線I1設(shè)置有饋線正極I1和饋線負(fù)極120，饋線正極110與饋線負(fù)極120為同軸，饋線正極I1位于饋線100的內(nèi)部,饋線負(fù)極120為包裹饋線正極110的外圍一圈介質(zhì),與饋線正極110組成饋線100。天線體200包括若干呈環(huán)形結(jié)構(gòu)的天線單元210，所述若干天線單元210圍繞所述饋線100對稱分布在所述饋線100的四周，其中，每一個(gè)天線單元210分別與所述饋線正極110和饋線負(fù)極120連接，并且所有天線單元210位于同一水平高度。
[0022]具體地，在考慮到天線單元210尺寸大小對頻點(diǎn)的響應(yīng)有區(qū)別，隨著環(huán)數(shù)(天線單元210的數(shù)量)的增多，頻率將會增高，在本實(shí)施例中選擇天線單元210為三個(gè)，其中，每個(gè)天線單元210之間的夾角Θ為120度，每個(gè)天線單元210的總長度約為四分之一波長，環(huán)形垂直陣列在天線體上，使整體天線的輻射面不再是單向的軸面，而且整個(gè)水平面，如圖2中yz平面。在其他實(shí)施例中，天線單元210的數(shù)量可以選擇為更多個(gè)，例如選擇為4個(gè)，此時(shí)每個(gè)天線單元210之間的夾角Θ為90度。
[0023]其中，每一個(gè)天線單元210均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，該種環(huán)形結(jié)構(gòu)至少包括第一支臂211、第二支臂212以及連接所述第一支臂211和第二支臂212的至少一個(gè)第三支臂213，所述第一支臂211與所述饋線正極110連接，所述第二支臂212與所述饋線負(fù)極120連接。在本實(shí)施例中，如圖1所示，環(huán)形結(jié)構(gòu)的天線單元210包括第一支臂211、第二支臂212以及連接所述第一支臂211和第二支臂212的一個(gè)第三支臂213，第三支臂213呈圓弧狀，與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為扇形，第一支臂211與第二支臂212的夾角α為80度，在另外的一些實(shí)施例中，夾角α可以選擇在75度至85度之間。在其他實(shí)施例中，第三支臂213可以為其他形狀，其數(shù)量可以設(shè)置為更多個(gè)，例如:第三支臂213為直線狀，數(shù)量為I個(gè)，此時(shí)第三支臂213與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為三角形；或者是，第三支臂213為直線狀，數(shù)量為2個(gè)，此時(shí)2個(gè)第三支臂213與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為菱形或方形。以上所舉的例子只是進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式上的優(yōu)選，不應(yīng)視為對具體結(jié)構(gòu)形式的限定。
[0024]其中，與饋線正極110連接的天線單元210的第一支臂211,每一個(gè)天線單元210之間的第一支臂211不能相互重疊、干涉，即每個(gè)天線單元210的第一支臂211之間需具有間隙，第一支臂與饋線軸線的夾角β在15度至21度之間，在本實(shí)施例中優(yōu)選該夾角β為18度。天線單元210的第二直線212與饋線負(fù)極120連接,饋線負(fù)極120用于接地。
[0025]以上實(shí)施例提供的環(huán)形天線，繼承了小環(huán)天線的頻率特性和方向特性；同時(shí)，將天線單元在一個(gè)立體面按一定角度排列組合，利用陣列特性改變阻抗，從而改善小環(huán)天線的方向性和阻抗增益，達(dá)到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環(huán)天線的阻抗問題，大大提高了效率。
[0026]圖3是采用仿真計(jì)算的方法對以上實(shí)施例提供的環(huán)形天線進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證的圖示，該環(huán)形天線在頻率1.5GHz時(shí)，增益可以達(dá)到_6dBi，半功率角度達(dá)到100°以上，說明該環(huán)形天線同時(shí)方向性保持全向，克服了小環(huán)天線的阻抗問題，大大提高了效率。
[0027]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體之間存在任何實(shí)際的關(guān)系或者順序。
[0028]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)形天線，包括饋線(100)以及天線體(200)，所述饋線(100)設(shè)置有饋線正極(110)和饋線負(fù)極(120)，其特征在于，所述天線體(200)包括若干呈環(huán)形結(jié)構(gòu)的天線單元(210)，所述若干天線單元(210)圍繞所述饋線(100)對稱分布在所述饋線(100)的四周，所述每一個(gè)天線單元(210)分別與所述饋線正極(110)和饋線負(fù)極(120)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述天線單元(210)的數(shù)量為三個(gè)，相鄰兩個(gè)天線單元(210)之間的夾角Θ為120度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述天線單元(210)的數(shù)量為四個(gè)，相鄰兩個(gè)天線單元(210)之間的夾角Θ為90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述天線單元(210)包括第一支臂(211)、第二支臂(212)以及連接所述第一支臂(212)和第二支臂(212)的至少一個(gè)第三支臂(213)，所述第一支臂(211)與所述饋線正極(110)連接，所述第二支臂(212)與所述饋線負(fù)極(120)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述第三支臂(213)呈圓弧狀，與所述第一支臂(211)、第二支臂(212)包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為扇形，第一支臂(211)與第二支臂(212)的夾角α為75度至85度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述夾角α為80度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述第一支臂(211)、第二支臂(212)與至少一個(gè)第三支臂(213)包圍形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)為三角形、菱形或方形中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述第一支臂(211)與饋線(100)軸線的夾角β為15度至21度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述夾角β為18度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述若干個(gè)天線單元(210)位于同一水平高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形天線，其特征在于，所述饋線正極(110)與所述饋線負(fù)極(120)同軸，饋線正極(110)位于所述饋線(100)的內(nèi)部，饋線正極(110)外部設(shè)有饋線負(fù)極(120)。
【文檔編號】H01Q7/00GK204103044SQ201420550133
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】黃曉霞, 肖鐘凱, 毛成華, 呂婧, 談宇光 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院