[发明专利]一种表面波八木天线

说明书

本发明提供了一种表面波八木天线，其特征在于，激励的电磁能量为TM表面波，包括：介质层，用于支持表面波传播的介质层；表面波发射器，用于定向发射表面波；表面波引向器，用于定向引导增强表面波；表面波反射器，用于定向反射抑制表面波；其中，介质层一面接地，后三者位于介质层另一面且表面波引向器和表面波反射器分别位于所述表面波发射器的两侧。本发明基于印刷单极子的表面波发射器分别设计了具有V字型的表面波引向器或表面波反射器的紧凑型表面波天线，使得天线结构更加紧凑。本发明也可以在需要抑制表面波的一侧增加石墨烯附层作为表面波吸波材料来降低后向和侧向辐射。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体是表面波八木天线，可用于人体局域网无线通信、芯片内无线互联及空间功率合成等领域。

背景技术

随着人体局域网应用的发展，对于可穿戴天线的需求逐渐扩大。在人体局域网中根据工作模式的不同可分为两类，即体表通信模式和体外通信模式。

对于体表通信模式天线，可穿戴式发射器和接收器都安装在人体的表面上，生物物理信号可以沿人体传播。在非可视通道，表面波为体表通信模式的主要传输机理。

此外，对于无线芯片局域网络中的集成式天线或片上天线，表面波同样也主导了芯片内信道互联传输。因此对于低剖面表面波天线的研究具有广泛的应用前景和商业价值。

现有的可穿戴天线或芯片内集成天线大多基于传统的微带或单极子天线。对于可穿戴天线，在体表通信模式下，传统低剖面天线对于非可视通道的通信性能较差；对于芯片内的集成天线，芯片内路径增益由表面波而非空间波主导。为了在非可视通道或芯片内更好地建立无线通信，需要利用表面波天线定向发射表面波信号。

现有的表面波天线设计中，一类采用磁偶极子形式的缝隙天线，需要在地上开槽激励表面波，然而此种形式的天线在多数情况下难以应用于人体局域网或者芯片局域网；另一类采用平面单极子天线，激励的表面波定向性较弱，路径增益较小。而在很多应用场景中，需要在体表或芯片内特定位置建立点对点无线通信，这就要求高定向性的表面波天线。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种表面波八木天线，用接地介质板上的偶极子可以激励起轴向的TM表面波，基于八木天线的原理，本发明在表面波发射器两侧分别设置了寄生的表面波引向器和表面波反射器，从而得到高定向性的表面波天线。该表面波天线具有低剖面、可共形、低成本等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种表面波八木天线，其特征在于，激励的电磁能量为TM表面波，包括：

介质层，用于支持表面波传播的介质层；

表面波发射器，用于定向发射表面波；

表面波引向器位于表面波发射器前，用于定向引导增强表面波；

表面波反射器位于表面波发射器后，用于定向反射抑制表面波；

其中，介质层的一面接地侧设置有导体，所述介质层厚度d满足c为光速，f为工作频率，ε_r为介质层相对介电常数。所述表面波发射器、引向器、反射器位于介质层另一面，且所述表面波引向器和所述表面波反射器分别位于所述表面波发射器的前后两侧。

优选地，所述介质层为平面型或者曲面型。

优选地，所述表面波引向器为一个印刷偶极子，印刷偶极子的宽度小于长度，长度为二分之一波长。

优选地，所述表面波引向器为多个印刷偶极子，所述多个印刷偶极子共线，并且印刷偶极子之间的间距小于印刷偶极子长度，印刷偶极子的宽度小于长度，长度为二分之一波长。