[实用新型]用于能量收集的低剖面多频平面螺旋缝隙天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及平面螺旋缝隙天线，尤其是一种用于能量收集的低剖面多频平面螺旋缝隙天线。

背景技术

随着人口的增加和工业化的发展，现代社会面临着越来越严重的能源危机。因此，收集周围环境中的能量成为了一直以来的研究热点。环境中的能量源包括太阳能、风能以及射频电磁波能量等。由于通信技术的发展，射频电磁波在人们周围大量充斥，在移动通信和无线局域网络覆盖区域同时存在2G/3G/4G/WIFI等不同标准的信号，射频电磁波相比于太阳、风等不受环境和时间因素的影响，能持续不断提供能量，是一种稳定的能量源。射频电磁波能量收集技术中最重要的部分之一是整流天线的分析设计，也是国内外相关专家学者关注的热点。整流天线技术是一种将接收天线和整流电路相结合、将射频能量转换为直流能量的技术。整流天线中需要多频接收天线来接收来自多个通信频段的信号。

目前，针对能同时接收2G/3G/4G/WIFI信号的多频天线研究，大多数是用于移动终端，天线增益较小。例如，申请号为CN201610127824.4的专利提出了一种无集总参数元件可供移动终端用的多频段天线，实现了常见移动通信信号低频段和高频段的全覆盖，在低频段(LTE700、GSM850、GSM900)，实例天线的实测增益为-0.2dBi一3.73dBi；在高频段(DCS、PCS、UMTS、LTE2300和LTE2500)，实例天线的实测增益为1.98dBi一3.91dBi；申请号为CN201410462587.8的专利提出了一种2G、3G、4G整合多频天线及无线通讯终端，通过合理设计天线的走线形状从而实现了将2G/3G/4G独立的3个频段合成为2个频段且整合在一个天线中，天线增益最高为2.5dBi。然而，在天线用于能量收集时，由于周围射频电磁波能量微弱，需要高增益的接收天线。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有天线用于能量收集时，由于周围射频电磁波能量微弱，现有多频天线增益低的技术缺陷。

本实用新型的目的是，提供一种同时接收移动通信信号和无线局域网信号的增益高的多频接收天线。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种用于能量收集的低剖面多频平面螺旋缝隙天线，包括单层介质基板，设置在单层介质基板上表面的辐射单元，设置在单层介质基板下表面的馈电巴伦；

单层介质基板上设置金属通孔；

辐射单元为蚀刻有两条等角螺旋金属臂且形成平面等角螺旋缝隙的金属圆盘，金属圆盘的中心区域处是两条等角螺旋金属臂的起始端，两条等角螺旋金属臂的起始端在金属圆盘的中心区域处断开；在金属圆盘的左右两端边沿处对称设置左基板边沿平面金属条和右基板边沿平面金属条，左基板边沿平面金属条和右基板边沿平面金属条均连接等角螺旋金属臂的末端，左基板边沿平面金属条和右基板边沿平面金属条的两端均向内设置弯钩；

馈电巴伦为螺旋状金属平面带，螺旋状金属平面带的一端在处于单层介质基板的中心区域处为起始端，起始端通过单层介质基板上的金属通孔与辐射单元内的其中一个等角螺旋金属臂连通；螺旋状金属平面带的另一端为末端，末端为天线馈电处。

本实用新型技术方案，单层介质基板的上表面辐射单元起到对外辐射电磁波作用，外形像带弯钩扁担的左基板边沿平面金属条和右基板边沿平面金属条有利于提供低频段谐振、提高天线增益。单层介质基板的下表面螺旋带状馈电巴伦和天线表面集成，起到阻抗匹配和馈电作用。本实用新型的天线测试时，不需要像传统平面螺旋天线一样加额外的巴伦。通过采用这样的天线结构，实现了天线的多频高增益全向辐射性能。

对本实用新型技术方案的改进，两条等角螺旋金属臂的末端均蚀刻有椭圆缝隙。椭圆缝隙用来调节天线的轴比，让天线圆极化辐射。

对本实用新型技术方案的改进，金属圆盘的半径≥单层介质基板宽度的二分之一。

对本实用新型技术方案的改进，金属圆盘的最大尺寸＜单层介质基板的宽度。

对本实用新型技术方案的改进，左基板边沿平面金属条与右基板边沿平面金属条的最大长度均为天线最低工作频率时对应真空中波长的0.2-0.5倍。本实用新型技术方案中的外形像带弯钩扁担的左基板边沿平面金属条与右基板边沿平面金属条的长度可以根据低频段谐振频率点大小的设计需要自行调节长度，左基板边沿平面金属条与右基板边沿平面金属条的长度可以不一致。

对本实用新型技术方案的改进，平面等角螺旋缝隙面积小于金属圆盘面积。太小会让天线不能有效辐射。

本实用新型的有益效果是：