[发明专利]一种单极天线

说明书

技术领域

本发明属于通讯设备领域，具体涉及一种单极天线。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，无线通讯设备有了越来越高的要求，而作为电磁波接收与发送的天线也有了多种结构以适应通讯设备的要求，就天线的性能或者结构有了更高的挑战。

天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。现有天线由于其自身的功能限制，大多是外置于设备，会占用较大的空间，因而，天线的功能、大小成为应用天线的设备进一步缩小体积的技术瓶颈。因此，小型化、性能好的新型天线技术成为了当代电子集成系统的一个重要技术屏障。

另外，各种无线通讯设备的天线内置需求越来越强烈，例如现在各种无线接入点(AP)、无线路由器等电子设备基本上采用外置天线，极大限制产品的工业设计和机构设计发挥的余力，而且外置天线还需要设计适应的阻抗匹配连接器及机构模组，这些连接器及机构模组几乎占了整个天线百分之九十以上的成本，所以整个天线成本上升促使整个无线接入点(AP)、无线路由器等电子设备成本上升，而天线内置方式将极大地省掉了连接器及机构模组成本。

发明内容

为了解决现有单极天线中存在的问题，本发明提供了一种单极天线，通过应用超材料技术设计天线结构，在满足通讯设备性能要求的前提下实现天线的小型化，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单极天线，所述单极天线包括一介质基板和设置于所述介质基板一表面的馈线、与所述馈线相互耦合的一金属结构以及与所述馈线电连接的馈电点；所述馈电点通过金属化通孔连接的设置于所述介质基板的两表面。

进一步地，所述金属结构是金属片经镂刻出槽拓扑结构而成。

作为优选方案，所述金属结构的尺寸为10mm×20mm。

进一步地，所述槽拓扑结构中槽宽与槽拓扑结构中相邻槽的间距相等。

作为优选，所述槽拓扑结构中槽宽为0.25mm。

进一步地，所述单极天线还包括接地单元，所述接地单元通过金属化通孔连接的设置于所述介质基板的两表面。

进一步地，所述接地单元设置于所述馈电点的一侧。

进一步地，所述接地单元在所述金属结构所在所述介质基板的表面的面积小于所述接地单元在所述介质基板另一表面的面积。

进一步地，所述介质基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成。

进一步地，所述单极天线表面上设置有非金属的防氧化薄膜。

本发明的天线能够接收和发送2.4GHz-2.48GHz波段的电磁波，具有良好的全向性和较高的增益，本发明的天线是应用超材料技术设计出使一波段的电磁波谐振的天线，决定该天线体积的金属结构尺寸的物理尺寸不受半波长的物理长度限制，与馈线进行信号耦合即可得到本发明中的天线，可以根据无线通讯设备本身尺寸设计出相应的天线，满足无线通讯设备小型化、天线内置的需求。

附图说明

图1是本发明天线第一实施方式的结构示意图；

图2是图1天线另一视角的结构示意图；

图3是本发明天线第一实施方式的S参数实测结果图；

图4是本发明天线第一实施方式操作于2.4GHz时E方向实测结果图；

图5是本发明天线第一实施方式操作于2.4GHz时H方向实测结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明单极天线做一步说明。