[发明专利]一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线

说明书

本发明公开了一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线，属于物联网与微波技术领域，包括半圆形贴片的上表面和下表面，上表面位于下表面的正上方，上表面和下表面的侧边均为垂直短路壁，配合后形成半圆形磁偶极子结构。该天线由半圆形磁偶极子构成，并且在磁偶极子的上表面开取两个矩形槽来调节高次模式以实现带宽拓展，利用磁偶极子上下表面的面积差来实现自平衡馈电，无须借助大面积金属反射板即可拥有较宽的波束带宽，该天线各性能受控于矩形槽围绕半圆形磁偶极子中轴线旋转的角度、矩形槽的长度和宽度。本发明具有体积小、高增益、剖面低、结构简单的特点，在物联网的各种无线传感与射频识别系统中有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于物联网与微波技术领域，具体涉及一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线。

背景技术

随着无线技术的飞速发展，宽波束天线已广泛应用于通信、广播、导航等现代领域。在过去的几十年里，各种宽波束技术被提出，根据宽波束天线的基本工作原理，宽波束天线的设计方法基本上可以分为五种不同的类型。

第一个是反射成形技术；第二种是旋转构型技术；第三种是互补偶极子天线技术；第四种是基于材料的技术；最后一种是寄生元件技术。

这些天线剖面尺寸均为0.1波长以上(典型尺寸为0.25波长)，结构相对复杂且缺少通用设计准则。因此，研制结构简单的低剖面平面宽波束天线属于天线领域的挑战性难题之一。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线，实现双谐来拓展带宽，利用磁偶极子上下表面的面积差来实现自平衡馈电。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线，包括半圆形贴片的上表面和下表面，所述的上表面位于下表面的正上方，所述的上表面和下表面的侧边均为垂直短路壁，配合后形成半圆形磁偶极子结构。

进一步地，在所述的上表面设置矩形槽。

进一步地，所述的矩形槽对称设置在半圆形磁偶极子结构上的中轴线的两侧。

进一步地，所述的半圆形磁偶极子结构为非封闭结构。

进一步地，所述的下表面半径大于上表面半径五分之一个波长至三分之一个波长。

进一步地，该自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线主波束宽度范围为100°至110°，受控于上表面与下表面的半径差值。

进一步地，在所述的上表面上设置有馈电结构。

进一步地，所述的馈电结构为同轴线，包括同轴线内导体和外导体构成。

进一步地，在所述的上表面和下表面之间填充任意介电常数的介质。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种自平衡式宽带宽波束磁偶极子天线，使用半圆形磁偶极子结构以及在其上表面开取两个以磁偶极子中轴线对称的矩形槽，实现双谐来拓展带宽，利用磁偶极子上下表面的面积差来实现自平衡馈电，无须借助大面积金属反射板即可拥有较宽的波束宽度，并且制作工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1是天线的正面结构与参考坐标示意图；

图2是天线的三维立体示意图与参考坐标示意图；

图3是采用HFSS软件计算的天线反射系数示意图；

图4是采用HFSS软件画出的ZX面方向图；

图5是采用HFSS软件画出的ZY面方向图；

图6是采用HFSS软件计算的天线增益图；