[发明专利]一种单极天线

说明书

技术领域

本发明属于通讯设备领域，具体涉及一种单极天线。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，无线通讯设备有了越来越高的要求，而作为电磁波接收与发送的天线也有了多种结构以适应通讯设备的要求，就天线的性能或者结构有了更高的挑战。

天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。现有天线由于其自身的功能限制，大多是外置于设备，会占用较大的空间，因而，天线的功能、大小成为应用天线的设备进一步缩小体积的技术瓶颈。因此，小型化、性能好的新型天线技术成为了当代电子集成系统的一个重要技术屏障。

另外，各种无线通讯设备的天线内置需求越来越强烈，例如现在各种无线接入点(AP)、无线路由器等电子设备基本上采用外置天线，极大限制产品的工业设计和机构设计发挥的余力，而且外置天线还需要设计适应的阻抗匹配连接器及机构模组，这些连接器及机构模组几乎占了整个天线百分之九十以上的成本，所以整个天线成本上升促使整个无线接入点(AP)、无线路由器等电子设备成本上升，而天线内置方式将极大地省掉了连接器及机构模组成本。

发明内容

为了解决现有单极天线中存在的问题，本发明提供了一种单极天线，通过应用超材料技术设计天线结构，在满足通讯设备性能要求的前提下实现天线的小型化，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单极天线，所述单极天线包括一介质基板和设置于所述介质基板一表面的一馈电点、与该馈电点相连接的馈线及一金属结构；所述馈线与所述金属结构相互耦合。

进一步地，所述金属结构是金属片经镂刻出槽拓扑结构而成。

进一步地，所述单极天线还包括接地单元，所述接地单元上设置有若干个金属化的通孔。

进一步地，所述接地单元对称地分布所述馈电点两侧。

进一步地，所述槽拓扑结构中槽宽与槽拓扑结构中相邻槽的间距相等。

进一步地，所述槽拓扑结构中槽宽为0.15mm。

进一步地，所述介质基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。

进一步地，所述单极天线至少使一种波段的电磁波谐振。

进一步地，所述电磁波谐振波段的频率段至少包括2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz。

进一步地，所述单极天线表面上设置有非金属的防氧化薄膜。

本发明的天线在不做改变的情况下，能够接收或者发送一个不同的波段的电磁波，也可以同时接受或者发送两个或者两个以上的不同的波段的电磁波，使用本发明的一根天线可以满足单频时具有多个工作频段、多频时不同工作频段同时工作的模式需求，改变了现有的无线通讯设备在不同频段工作时需要多根天线的现象。本发明的天线是应用超材料技术设计出使一个波段、两个或者更多不同波段的电磁波谐振的天线，决定该天线体积的金属结构尺寸的物理尺寸不受半波长的物理长度限制，与馈线进行信号耦合即可得到本发明中的天线，可以根据无线通讯设备本身尺寸设计出相应的天线，满足无线通讯设备小型化、天线内置的需求。

附图说明

图1是本发明天线实施例1的结构示意图；

图2是本发明天线实施例2的结构示意图；

图3是本发明天线实施例2中金属结构的放大示意图；

图4是本发明实施例2的S参数仿真图；

图5是本发明实施例2操作于2.4、2.44、2.48GHz时E方向远场仿真结果图；

图6是本发明实施例2操作于2.4、2.44、2.48GHz时H方向远场仿真结果图；

图7是本发明实施例2操作于5.725、5.8、5.85GHz时E方向远场仿真结果图；

图8是本发明实施例2操作于5.725、5.8、5.85GHz时H方向远场仿真结果图。