[发明专利]高增益宽带立体式缝隙八木天线

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及电磁场与微波技术领域的一种高增益宽带立体式缝隙八木天线。本发明具有较高的增益，且在较宽频带内工作，适用于宽频带的端射接收和发射。

背景技术

作为无线通信系统的辐射器，天线特性的好坏对系统整体功能的发挥具有很重要的作用。由于目前移动通信凶中使用的各种天线的使用频率，增益和前后比等指标差别不大，天线的辐射形式成为系统选择天线类型考虑的一个重要的因素。端射天线以其定向性好，辐射范围可调性强的特点，在雷达系统、车载系统中得到了广泛的应用。八木天线就是一种得到广泛应用的端射天线。

缝隙天线一般指在导体面上开槽，并且利用缝隙向外辐射电磁波形成的天线，因此也可称为开槽天线。缝隙天线一般多在各种通讯设备中使用，例如微波波段的雷达，导航系统和电子对抗设备等，尤其是在诸如高速飞机等要求的低轮廓或嵌入式安装的场合。任何缝隙都有其互补形式的导线或导带，可利用它们的波瓣图和阻抗数据来预测所对应缝隙的波瓣图和阻抗。

深圳国人通信有限公司申请的专利“一种改进的缝隙馈电八木天线”（申请号：CN200820091758.0，公开号：CN20113152）中提出了一种改进的缝隙馈电八木天线。该专利申请是用半波阵子作为天线的有源阵子，馈电由缝隙来实现，在保证增益，前后比的前提条件下，节省了生产成本，减小了天线的占用空间。但是，该方法仍然存在的不足之处是，天线的工作带宽较窄，限制了天线在通信领域中的进一步应用。

哈尔滨工业大学申请的专利“一种阵子加载型平衡微带线馈电的印刷型八木天线”（申请号：CN201210277358.X，公开号：CN102800951A）中提出了一种阵子加载型平衡带线馈电的印刷型八木天线。该专利申请是将第一对称振子和第二对称振子呈一字型印刷在引向器与反射器之间，反射器与位于介质板下边缘中部的馈电部分连接，第一对称振子靠近第二对称振子的一侧通过馈线与反射器连接，终端馈线加载印刷在介质板的背面上。采用该方法的天线解决了现有印刷型八木天线馈电结构的尺寸较大的问题。但是，该方法仍然存在的不足之处在于，增益较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，结合了缝隙天线与传统八木天线的优点，提出一种高增益宽带缝隙八木天线，以易于八木天线在通信系统中的应用。

实现本发明的具体思路是：天线采用三维立体式结构，且用开有缝隙结构作为八木天线的阵子单元，采用微带耦合馈电结构，结合了缝隙天线和八木天线的优点，使八木天线具有较高的增益，同时展宽了天线的工作带宽。

为实现上述目的，本发明包括辐射单元、引向单元、馈电单元和反射单元。辐射单元、引向单元、馈电单元和反射单元纵向排列，呈三维立体式结构。辐射单元、引向单元、馈电单元和反射单元为缝隙式结构。辐射单元为印制在介质材料板表面开有缝隙的金属覆层。辐射单元与引向单元之间通过四个对称的金属圆柱连接；馈电单元印制在介质材料板的底层。反射单元为开有缝隙的矩形金属贴片，反射单元与辐射单元之间通过四个对称的塑料圆柱连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

第一，本发明由于采用了缝隙结构作为天线的阵子单元，克服了现有技术存在的八木天线带宽窄的缺点，使得本发明具有了增益高，宽带宽的优点，有效扩大了天线的应用范围。

第二，本发明由于采用三维立体式结构，实现了在端射方向尺寸的减缩，克服了现有技术存在的八木天线体积较大的缺点。使得本发明具有了结构简单，占用空间小的优点。

第三，本发明由于采用微带耦合馈电的形式，使得馈电结构较为简单，克服了现有技术存在的八木天线馈电结构较为复杂的缺点，使得本发明具有了易于馈电的优点，有利于天线的加工制造。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明介质材料板的俯视图；

图3是本发明引向单元1的俯视图；

图4是本发明引向单元2的俯视图；

图5是本发明反射单元的俯视图；

图6是本发明的回波损耗曲线仿真图；

图7是本发明天线工作在4.22GHz时E面方向图；

图8是本发明天线工作在4.22GHz时H面方向图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。