[发明专利]改善电小天线效率的方法

说明书

一种改善电小天线(1)的效率的方法，所述方法包括以下步骤：‑选择(100)天线；‑对所述选择的天线（1)进行馈电；‑在给定传输频率下对所述选择的天线(1)中的储能进行量化(110)；‑根据所述量化的储能确定所述天线(1)的性质，所述确定包括将所述储能的量与能量阈值进行比较(120)，如果所述量化的储能在能量阈值以下，则所述天线(1)是电性性质(130)的，否则所述天线(1)是磁性性质(135)的；以及‑选择超材料包体(2)，所述超材料包体(2)用于与所述选择的天线(1)相关联以改善所述选择的天线(1)的效率，所述选择是根据所述选择的天线(1)的性质从包体的列表中进行的。

背景技术

本发明涉及电小天线，并且更特别地涉及改善电小天线的效率的方法。

根据H.A.惠勒的关系，天线被称为“电小”是指天线的最大维度小于λ/π，其中λ是天线的工作波长，也即天线的体积小于半径为λ/2π的球体，其也称为“弧度球体”。此定义相当于：如果天线满足条件ka＜1，其中k是波数2π/λ，a是包围该天线的最小球体(也称为“Chu的球体”)的半径，则该天线称为“电小”。

“弧度球体”对应于在天线中存储电磁能的近场与传播电磁能的远场之间的过渡距离。

天线尺寸相对于电波长的减小限制了天线的无线电性能。

电小天线(ESA)的性能由电小天线的电尺寸ka、Q因子(或带宽)和辐射效率η表征，其中辐射效率定义为辐射功率除以天线接受的功率所得比值。

天线中的损耗通过一系列损耗电阻R_loss来建模。R_rad是辐射电阻，R_A是总输入电阻，也即R_rad+R_loss，则辐射效率η可以写成如下：

对于小天线尺寸，效率变得更小的原因不在于传导损耗或介电损耗，而在于存储在天线周围的能量所导致的低辐射电阻。

依赖于智能无线的新兴电信系统变得越来越广泛，并且预计未来几年将大量部署这种类型的系统。这些系统的正常运转，除其他之外，依赖于频谱探测单元。在给定应用约束下很难设计用于这种频谱探测系统的接收天线。

具体地，这种电小天线必须在相对低(600兆赫兹(MHz)到700MHz的量级)的频率上工作，同时保持合理的维度和性能。不幸的是，天线小型化必然涉及性能方面的妥协，特别是在带宽和效率方面。

存在各种各样的电小天线，所述电小天线展现出的特点使所述电小天线的效率能够得以改善。特别地，文档US 2009/0140946公开了一种配备有包体的电小天线，所述包体是在近场中谐振LC型的，即电型和磁型两者的，因为包体结合了感应和电容。这种包体被称为“超材料激发”，并且所述包体被应用于小型的电和磁三维天线。

尽管如此，该文档限于诸如偶极子和环之类的个体天线，并且这些个体天线的最终带宽非常小。

发明内容

本发明通过提出一种方法来寻求解决此特定问题，该方法用于通过超材料包体的列表来改善任意电小天线的效率。

本发明首先提供了一种改善电小天线的效率的方法，该方法包括下列步骤：

-选择天线；

-对所述选择的天线进行馈电；

-在给定传输频率下对所述选择的天线中的储能进行量化；

-根据所述量化的储能确定所述天线的性质，所述确定包括将所述储能的量与能量阈值进行比较，如果所述量化的储能在能量阈值以下，则所述天线是电性性质的，否则所述天线是磁性性质的；以及

-选择超材料包体，所述超材料包体用于与所述选择的天线相关联以改善所述选择的天线的效率，所述选择是根据所述选择的天线的性质从包体的列表中进行的。