一種環形天線的制作方法
【專利摘要】本發明提供的一種環形天線，包括饋線以及天線體，所述饋線設置有饋線正極和饋線負極，其中，所述天線體包括若干呈環形結構的天線單元，所述若干天線單元圍繞所述饋線對稱分布在所述饋線的四周，所述每一個天線單元分別與所述饋線正極和饋線負極連接。本發明提供的一種環形天線，繼承小環天線的頻率特性和方向特性，同時將環形單元在一個立體面按角度排列，利用陣列特性改變阻抗，減小阻抗，從而改善小環天線的方向性和阻抗增益，達到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環天線的阻抗問題，大大提高了效率。
【專利說明】一種環形天線
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線【技術領域】，尤其涉及用于無源通信的環形天線。
【背景技術】
[0002]天線作為一種用來發射或接收無線電波的部件，在無線通信系統中起到了舉足輕重的作用，是無線通信系統中不可缺少的組成部分。隨著高頻衛星通信系統、雷達、無線通信系統，尤其是全球3G和4G網絡建設的飛速發展，對天線的要求也越來越高。一方面，需要使天線能夠工作在多個頻帶，具有多種工作模式并具有良好的傳輸性能；另一方面，又要減輕天線的重量，減小天線體積并降低成本。正是由于這樣的需求，各類天線被提出并得到蓬勃發展。
[0003]環天線主要分為兩類，一類是導體的總長度以及環一圈的最大線性尺寸相對于工作波長都非常小的小環天線；另一類是導體的總長度和環的尺寸都與工作波長有相當的可比性的環天線。因為波長的關系，天線時常具有很大的體積。大的環天線通常也要一個波長或二分之一波長的導體來構成，一般組構成正方形、圓形等。小環天線的導體總長度可以小于十分之一波長。小環天線雖然體積上大大減小，但其阻抗很大，增益減小劇烈，通信受到極大限制，基本上不適用于無源通信。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種環形天線，將小環天線的阻抗盡可能的減小，改善小環天線的方向性和阻抗增益，使增益不易劇烈減小。
[0005]本發明提供的一種環形天線，包括饋線以及天線體，所述饋線設置有饋線正極和饋線負極，其中，所述天線體包括若干呈環形結構的天線單元，所述若干天線單元圍繞所述饋線對稱分布在所述饋線的四周，所述每一個天線單元分別與所述饋線正極和饋線負極連接。
[0006]進一步地，所述天線單元的數量為三個，相鄰兩個天線單元之間的夾角Θ為120度。
[0007]進一步地，所述天線單元的數量為四個，相鄰兩個天線單元之間的夾角Θ為90度。
[0008]更進一步地，所述天線單元包括第一支臂、第二支臂以及連接所述第一支臂和第二支臂的至少一個第三支臂，所述第一支臂與所述饋線正極連接，所述第二支臂與所述饋線負極連接。
[0009]更進一步地，所述第三支臂呈圓弧狀，與所述第一支臂、第二支臂包圍形成的環形結構為扇形，第一支臂與第二支臂的夾角α為75度至85度之間。
[0010]優選地,所述夾角α為80度。
[0011]更進一步地，所述第一支臂、第二支臂與至少一個第三支臂包圍形成的環形結構為三角形、菱形或方形中的一種。
[0012]更進一步地，所述第一支臂與饋線軸線的夾角β為15度至21度之間。
[0013]優選地,所述夾角β為18度。
[0014]進一步地,所述若干個天線單元位于同一水平高度。
[0015]進一步地，所述饋線正極與所述饋線負極同軸，饋線正極位于所述饋線的內部，饋線正極外部設有饋線負極。
[0016]本發明的有益效果:本發明提供的一種環形天線，繼承了小環天線的頻率特性和方向特性，同時將環形單元在一個立體面按角度排列，利用陣列特性改變阻抗，從而改善小環天線的方向性和阻抗增益，達到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環天線的阻抗問題，大大提高了效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例環形天線結構的主視圖。
[0018]圖2是本發明實施例環形天線結構的仰視圖。
[0019]圖3是本發明實施例的環形天線在1.5GHz時仿真計算出的天線方向圖。
【具體實施方式】
[0020]為了更好地闡述本發明的技術特點和結構，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。
[0021]參閱圖1和圖2，本發明提供的環形天線包括饋線100以及天線體200，其中，饋線110設置有饋線正極110和饋線負極120，饋線正極110與饋線負極120為同軸，饋線正極110位于饋線100的內部,饋線負極120為包裹饋線正極110的外圍一圈介質,與饋線正極110組成饋線100。天線體200包括若干呈環形結構的天線單元210，所述若干天線單元210圍繞所述饋線100對稱分布在所述饋線100的四周，其中，每一個天線單元210分別與所述饋線正極110和饋線負極120連接，并且所有天線單元210位于同一水平高度。
[0022]具體地，在考慮到天線單元210尺寸大小對頻點的響應有區別，隨著環數(天線單元210的數量)的增多，頻率將會增高，在本實施例中選擇天線單元210為三個，其中，每個天線單元210之間的夾角Θ為120度，每個天線單元210的總長度約為四分之一波長，環形垂直陣列在天線體上，使整體天線的輻射面不再是單向的軸面，而且整個水平面，如圖2中yz平面。在其他實施例中，天線單元210的數量可以選擇為更多個，例如選擇為4個，此時每個天線單元210之間的夾角Θ為90度。
[0023]其中，每一個天線單元210均為環形結構，該種環形結構至少包括第一支臂211、第二支臂212以及連接所述第一支臂211和第二支臂212的至少一個第三支臂213，所述第一支臂211與所述饋線正極110連接，所述第二支臂212與所述饋線負極120連接。在本實施例中，如圖1所示，環形結構的天線單元210包括第一支臂211、第二支臂212以及連接所述第一支臂211和第二支臂212的一個第三支臂213，第三支臂213呈圓弧狀，與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環形結構為扇形，第一支臂211與第二支臂212的夾角α為80度，在另外的一些實施例中，夾角α可以選擇在75度至85度之間。在其他實施例中，第三支臂213可以為其他形狀，其數量可以設置為更多個，例如:第三支臂213為直線狀，數量為I個，此時第三支臂213與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環形結構為三角形；或者是，第三支臂213為直線狀，數量為2個，此時2個第三支臂213與第一支臂211、第二支臂212包圍形成的環形結構為菱形或方形。以上所舉的例子只是進行結構形式上的優選，不應視為對具體結構形式的限定。
[0024]其中，與饋線正極110連接的天線單元210的第一支臂211,每一個天線單元210之間的第一支臂211不能相互重疊、干涉，即每個天線單元210的第一支臂211之間需具有間隙，第一支臂與饋線軸線的夾角β在15度至21度之間，在本實施例中優選該夾角β為18度。天線單元210的第二直線212與饋線負極120連接,饋線負極120用于接地。
[0025]以上實施例提供的環形天線，繼承了小環天線的頻率特性和方向特性；同時，將天線單元在一個立體面按一定角度排列組合，利用陣列特性改變阻抗，從而改善小環天線的方向性和阻抗增益，達到減小阻抗、保證方向性的全向效果，使增益不易劇烈減小，克服了小環天線的阻抗問題，大大提高了效率。
[0026]圖3是采用仿真計算的方法對以上實施例提供的環形天線進行了數值驗證的圖示，該環形天線在頻率1.5GHz時，增益可以達到_6dBi，半功率角度達到100°以上，說明該環形天線同時方向性保持全向，克服了小環天線的阻抗問題，大大提高了效率。
[0027]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體與另一個實體區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體之間存在任何實際的關系或者順序。
[0028]本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種環形天線，包括饋線(100)以及天線體(200)，所述饋線(100)設置有饋線正極(110)和饋線負極(120)，其特征在于，所述天線體(200)包括若干呈環形結構的天線單元(210)，所述若干天線單元(210)圍繞所述饋線(100)對稱分布在所述饋線(100)的四周，所述每一個天線單元(210)分別與所述饋線正極(110)和饋線負極(120)連接。
2.根據權利要求1所述的環形天線，其特征在于，所述天線單元(210)的數量為三個，相鄰兩個天線單元(210)之間的夾角Θ為120度。
3.根據權利要求1所述的環形天線，其特征在于，所述天線單元(210)的數量為四個，相鄰兩個天線單元(210)之間的夾角Θ為90度。
4.根據權利要求1至3中任一所述的環形天線，其特征在于，所述天線單元(210)包括第一支臂(211)、第二支臂(212)以及連接所述第一支臂(212)和第二支臂(212)的至少一個第三支臂(213)，所述第一支臂(211)與所述饋線正極(110)連接，所述第二支臂(212)與所述饋線負極(120)連接。
5.根據權利要求4所述的環形天線，其特征在于，所述第三支臂(213)呈圓弧狀，與所述第一支臂(211)、第二支臂(212)包圍形成的環形結構為扇形，第一支臂(211)與第二支臂(212)的夾角α為75度至85度之間。
6.根據權利要求5所述的環形天線，其特征在于，所述夾角α為80度。
7.根據權利要求4所述的環形天線，其特征在于，所述第一支臂(211)、第二支臂(212)與至少一個第三支臂(213)包圍形成的環形結構為三角形、菱形或方形中的一種。
8.根據權利要求4所述的環形天線，其特征在于，所述第一支臂(211)與饋線(100)軸線的夾角β為15度至21度之間。
9.根據權利要求8所述的環形天線，其特征在于，所述夾角β為18度。
10.根據權利要求1所述的環形天線，其特征在于，所述若干個天線單元(210)位于同一水平高度。
11.根據權利要求1所述的環形天線，其特征在于，所述饋線正極(110)與所述饋線負極(120)同軸，饋線正極(110)位于所述饋線(100)的內部，饋線正極(110)外部設有饋線負極(120)。
【文檔編號】H01Q1/36GK104201475SQ201410492109
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】黃曉霞, 肖鐘凱, 毛成華, 呂婧, 談宇光 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院