[发明专利]金属加载的高辐射效率宽频带海水天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统中射频前端的天线设计，具体为一种基于金属加载技术的高辐射效率宽频带的海水天线，可以应用于一些特定的宽频带应用中。

背景技术

当前，无线通信系统清一色地使用固态天线，随着无线通信设备向着小型化、多功能、多频带方向发展，天线的设计与实现遇到了前所未有的挑战。液体天线的出现开辟了一片新天地，也为无线通信天线所遇到的难以逾越的瓶颈提供了潜在的解决方案。

海水天线作为一种液体天线越来越受到重视。海水比一般介质、金属更容易加工成任意形状；调节结构几何参数和材料电磁特性方便，工作频率可重构，带宽可重构；高介电常数也使得其具有设计成紧凑型结构的潜质；并且由于其低RCS特性使其相比一般的金属天线，成本低，性能好。这些优点也使得海水天线得到越来越广泛的应用，包括航空航海领域，生物医学领域，以及各种无线通信系统。目前而言对海水天线的技术研究主要集中在高效率以及宽阻抗带宽。但是很难有一款天线能够同时兼顾高效率和宽频带特性两者的优点。

经文献检索发现，2014年9月沈忠祥等人在《Antennas and Wireless Propagation Letters》期刊上发表了《High-Efficiency Sea-Water Monopole Antenna for Maritime Wireless Communications》。天线工作于航海天线频段，通过海水以及金属贴片馈电的方式设计了一款高效率的海水天线，但是天线本身带宽很窄，只有不到30％。同时在2011年的《舰船电子工程》期刊上杨卓设计了一款可重构、低反射面的海水天线，但是其天线效率也不到60％。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于设计一种高辐射效率宽频带的海水天线，在保持宽频带特性的前提下，使天线具有高效率。

根据本发明提供的一种金属加载的高辐射效率宽频带海水天线，包括：腔体、馈电结构、接地板；

绝缘的腔体为海水容器；

腔体、馈电结构、接地板依次连接。

优选地，馈电结构包括金属贴片、上绝缘基板、下绝缘基板、SMA接头；

金属贴片位于腔体内，且贴在腔体的腔底面；

上绝缘基板的顶面连接在腔体的外底壁，上绝缘基板的底面连接下绝缘基板的顶面，下绝缘基板的底面连接接地板；

SMA接头位于接地板的下方；

SMA接头的内导体依次穿过接地板、下绝缘基板、上绝缘基板延伸连接至金属贴片；SMA接头的外导体连接接地板；

上绝缘基板、下绝缘基板之间厚度不一致和/或半径不一致。

优选地，还包括金属柱；

金属柱设置在腔体内；

圆柱形的腔体的下半部具有四个圆柱面凸起，每个圆柱面凸起内设置有一个圆柱形金属柱。

本发明和现有技术相比，其效果是积极和明显的。具体有益效果如下：

1、本发明通过海水的加入，其高介电常数既减少了海水天线的尺寸同时也实现了海水天线的低RCS的特性，其高电导率也提高了天线的辐射效率。

2、本发明的海水天线通过海水的高度的改变可以实现频率的可重构，海水天线半径以及基板厚度的改变实现了天线的带宽的可重构。

3、本发明通过金属柱辐射结构的引入实现了海水天线的高辐射效率的特性，

4、本发明通过方形贴片结合探针的馈电结构，在提高了天线辐射效率的同时还保持了所述的海水天线的宽阻抗特性不变，从而实现了高效率宽频带宽海水天线的设计。

5、本发明的海水天线可覆盖较宽频段，通过不同尺寸的设计使得利用该天线满足标准的无线通信、宽频带接入通信、航海通信以及数字电视接收成为可能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明所述的一种金属加载的高效率宽频带宽海水天线的整体结构示意图

图2是本发明所述的一种金属加载的高效率宽频带宽海水天线的截面结构示意图

图3是本发明所述的一种金属加载的高效率宽频带宽海水天线的辐射效率结果

图4是本发明所述的一种金属加载的高效率宽频带宽海水天线的端口反射系数的变化结果。

图5是本发明所述的一种金属加载的高效率宽频带宽海水天线的端口反射系数随海水的高度的变化结果。