一种基于偶极子模式叠加的平顶辐射准八木天线

本发明涉及一种微波通信器件，尤其涉及一种平顶辐射准八木天线。

背景技术：

1、准八木天线通常沿天线轴线方向辐射，具有结构简单、平面化、成本低以及易于与射频电路集成的优点。传统准八木天线的辐射形态为尖顶辐射，即增益在轴向最大，在偏离轴向方向时减小，所以在主波束范围内增益是不均匀的，其波束宽度统计方式为3db波束宽度。平顶辐射准八木天线辐射时，通常采用1db波束宽度作为计量方法，即存在一个稳定增益的波束范围，并且在1db波束宽度之外增益快速衰落。因此，平顶辐射准八木天线更适用于需要稳定均匀信号的电子收费、无线电力传输等系统，同时也适用于相邻设备干扰要求高的系统。

2、现有的准八木天线都为尖顶单波束辐射，目前并没有平顶辐射的准八木天线，仅有一种基于偶极子的平顶辐射全向天线。该偶极子平顶辐射全向天线利用折叠的七阶谐波谐振耦极子实现，通过调控压缩系数调整平顶效果，实现平顶辐射的全向天线，具有结构简单、低损耗等优点，但是存在尺寸大、平顶范围内增益波动大、非端射天线等问题。因此有必要提出一种基于偶极子的平顶辐射准八木天线，不但能够实现平顶端向辐射，并且兼顾平顶辐射的增益波动、尺寸、以及简单结构及低损耗等特点。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于偶极子模式叠加的平顶辐射准八木天线，用于实现平顶端向辐射，并且能兼顾低增益波动、小尺寸、结构简单以及低损耗。

2、技术方案：一种基于偶极子模式叠加的平顶辐射准八木天线，整体结构左右对称，包括：介质基板，位于所述介质基板上表面的长偶极子、短偶极子、共面耦合线、平行金属条带，位于所述介质基板下表面的矩形金属地；长偶极子位于短偶极子前方，两者相互平行；所述短偶极子、共面耦合线、平行金属条带依次连接；所述平行金属条带、介质基板以及矩形金属地组成耦合微带线。

3、进一步的，长偶极子与短偶极子之间的间隙在0.08λ0~0.12λ0之间，所述长偶极子的长度1.33λ0~1.37λ0之间，所述短偶极子的长度在0.38λ0~0.42λ0之间，λ0为中心频率所对应的空气波长。

4、进一步的，所述共面耦合线长度在0.10λ0~0.14λ0之间。

5、进一步的，所述矩形金属地的上下边与所述平行金属条带的上下端平齐。

6、有益效果：现有的准八木天线没有实现平顶端向辐射，并且偶极子平顶辐射全向天线存在平顶范围内增益波动大、非端向辐射、尺寸大的问题。本发明将工作于三半波电流分布模式的长偶极子、工作于半波电流分布模式的短偶极子及矩形金属地在结构轴向方向上依次排列，利用长、短偶极子之间的间隙控制两者的幅度比，进而影响两个模式在 e面远场区域交叠，产生增益波动较低的平顶端向辐射效果，并且具有小尺寸、简单结构以及低损耗的特点。

7、具体的，长偶极子的电长度在1.33λ0~1.37λ0之间，呈现周期反相的三半波电流分布模式，当与短偶极子的间隙在0.08λ0~0.12λ0之间时，能够获得恰当的模式电流幅度，进而与短偶子的半波模式形成 e面远场叠加，实现平顶辐射方向图。

技术特征：

1.一种基于偶极子模式叠加的平顶辐射准八木天线，其特征在于，整体结构左右对称，包括：介质基板（201），位于所述介质基板（201）上表面的长偶极子（101）、短偶极子（102）、共面耦合线（103）、平行金属条带（104），位于所述介质基板（201）下表面的矩形金属地（301）；长偶极子（101）位于短偶极子（102）前方，两者相互平行；所述短偶极子（102）、共面耦合线（103）、平行金属条带（104）依次连接；所述平行金属条带（104）、介质基板（201）以及矩形金属地（301）组成耦合微带线。

2.根据权利要求1所述的平顶辐射准八木天线，其特征在于，长偶极子（101）与短偶极子（102）之间的间隙在0.08λ0~0.12λ0之间，所述长偶极子（101）的长度1.33λ0~1.37λ0之间，所述短偶极子（102）的长度在0.38λ0~0.42λ0之间，λ0为中心频率所对应的空气波长。

3.根据权利要求2所述的平顶辐射准八木天线，其特征在于，所述共面耦合线（103）长度在0.10λ0~0.14λ0之间。

4.根据权利要求1-3任一所述的平顶辐射准八木天线，其特征在于，所述矩形金属地（301）的上下边与所述平行金属条带（104）的上下端平齐。

技术总结
本发明公开了一种基于偶极子模式叠加的平顶辐射准八木天线，整体结构左右对称，包括介质基板，位于介质基板上表面的长偶极子、短偶极子、共面耦合线、平行金属条带，位于介质基板下表面的矩形金属地。长偶极子位于短偶极子前方，两者相互平行；短偶极子、共面耦合线、平行金属条带依次连接；平行金属条带、介质基板以及矩形金属地组成耦合微带线。本发明将工作于三半波电流分布模式的长偶极子、工作于半波电流分布模式的短偶极子及矩形金属地在结构轴向方向上依次排列，利用长、短偶极子之间的间隙控制两者的幅度比，进而影响两个模式在E面远场区域交叠，产生增益波动较低的平顶端向辐射效果，并且具有小尺寸、简单结构以及低损耗的特点。

技术研发人员：施金,周子凌,徐冉昊,徐凯,姜芮芮,张凌燕,郁梅
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9