本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)高增益超寬帶定向天線。

背景技術(shù)：

定向天線(Directional antenna)是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。采用定向天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性，或者增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度增加抗干擾能力。

實(shí)際應(yīng)用中，定向天線由于所處環(huán)境存在強(qiáng)干擾導(dǎo)致其信道條件較為惡劣，導(dǎo)致定向天線的增益降低，影響使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)高增益超寬帶定向天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中定向天線在強(qiáng)干擾以及信道條件惡劣情況下增益降低的問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)高增益超寬帶定向天線，所述定向天線包括原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓形金屬圖案和分別位于所述圓形金屬圖案中心位置以及直徑兩端點(diǎn)位置的三個(gè)饋點(diǎn)，所述三個(gè)饋點(diǎn)所在直徑與所述圓形金屬圖案的對(duì)稱(chēng)軸重合，所述定向天線用于發(fā)射或接收2.5GHz～8GHz的電磁波信號(hào)。

可選地，所述圓形金屬圖案包括位于所述三個(gè)饋點(diǎn)所在直徑兩側(cè)的第一金屬圖案和第二金屬圖案；所述第一金屬圖案與所述第二金屬圖案原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。

可選地，所述第一金屬圖案包括：第一金屬線、第二金屬線、第三金屬線、第四金屬線、第五金屬線和第六金屬線；

所述第一金屬線為分別連接所述三個(gè)饋點(diǎn)的直線段，所述第二金屬線為半圓形金屬線段，所述第一金屬線和所述第二金屬線構(gòu)成一封裝的半圓形；

所述第三金屬線為以中心饋點(diǎn)為圓點(diǎn)且預(yù)設(shè)半徑的四分之一長(zhǎng)度圓形金屬線段，所述第四金屬線連接所述第三金屬線的一端和所述第二金屬線的中點(diǎn)，所述第三金屬線、所述第四金屬線和所述第二金屬線構(gòu)成一封裝的四分之一圓形；

所述第五金屬線為多線段構(gòu)成半釘型線段，包括：第一子金屬直線段、第二子金屬直線段、第三子金屬直線段、第四子金屬直線段和第一子金屬弧線段；所述第一子金屬直線段與所述第四金屬線平行，且所述第一子金屬直線段的第一端連接所述第一金屬線，連接點(diǎn)位于第一饋點(diǎn)與中心饋點(diǎn)之間；所述第二子金屬直線段與所述第一金屬線平行，且其第一端連接所述第一子金屬直線段的第二端；所述第四子金屬直線段平行于所述第一金屬線；所述第三子金屬直線段的第一端連接所述第二子金屬直線段的第二端，其第二端連接所述第四子金屬直線段的第一端；所述第一子金屬弧線段的第一端連接所述第四子金屬直線段的第二端，其第二端連接第二饋點(diǎn)；第六金屬線的第一端連接所述第三金屬線的第二端，其第二端連接所述第二子金屬直線段。

可選地，所述第一金屬線、所述第二金屬線、所述第三金屬線、所述第四金屬線、所述第五金屬線和所述第六金屬線為預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)厚度的金屬薄層。

可選地，所述圓形金屬圖案的直徑長(zhǎng)度為2厘米。

可選地，所述定向天線的垂直面增益大于3dB。

可選地，所述定向天線的垂直面增益大于2dB時(shí)，對(duì)應(yīng)的輻射角大于60°。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)在定向天線中設(shè)置原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓形金屬圖案和設(shè)置該定向天線具有三個(gè)饋點(diǎn)，并且上述三個(gè)饋點(diǎn)分別位于上述圓形金屬圖案的圓心和某一直徑的兩端點(diǎn)位置，他們所在直徑與該圓形金屬圖案的對(duì)稱(chēng)軸重合。本發(fā)明實(shí)施例中利用該圓形金屬圖案可以發(fā)射或者接收第一頻段或者第二頻段內(nèi)的電磁波信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明可以在強(qiáng)干擾、信道條件惡劣情況下，選擇不同頻段進(jìn)行通信，可以選擇性避開(kāi)強(qiáng)干擾頻段，使通信信號(hào)以高增益?zhèn)鬏敗?/p>

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)高增益超寬帶定向天線俯視圖；

圖2是圖1所示定向天線2～8GHz遠(yuǎn)場(chǎng)增益圖

圖3是圖1所示定向天線2～8GHz遠(yuǎn)場(chǎng)增益圖

圖4～圖5是圖1所示定向天線2GHz遠(yuǎn)場(chǎng)的斜下方俯視圖和側(cè)視圖圖；

圖6～圖9分別是圖1所示定向天線在θ＝0°，35°以及125°時(shí)2GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；

圖10～圖11是圖1所示定向天線5GHz遠(yuǎn)場(chǎng)側(cè)視圖；

圖12～圖15分別是圖1所示定向天線在θ＝0°，35°以及130°時(shí)5GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；

圖16～圖17是圖1所示定向天線8GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖；

圖18～圖21分別是圖1所示定向天線在θ＝0°，35°以及105°時(shí)8GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)高增益超寬帶定向天線，如圖1所示，所述定向天線包括：關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓形金屬圖案0和分別位于所述圓形金屬圖案中心位置以及直徑兩端點(diǎn)位置的三個(gè)饋點(diǎn)A、B和C，所述三個(gè)饋點(diǎn)A、B和C所在直徑與所述圓形金屬圖案0的對(duì)稱(chēng)軸重合，所述定向天線用于發(fā)射或接收2.5GHz～8GHz的電磁波信號(hào)。

實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明實(shí)施例中上述定向天線還包括基板(圖中未示出)，上述圓形金屬圖案0直接貼合在上述基板表面，或者利用現(xiàn)有物理氣相工藝或化學(xué)沉積工藝形成在基板上。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體場(chǎng)景選擇合適的工藝將圓形金屬圖案貼合到基板上，本發(fā)明不作限定。

實(shí)際應(yīng)用中，上述圓形金屬圖案0的直徑長(zhǎng)度為2厘米，且由預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)厚度的金屬薄層實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，圖1所示黑線表示各條金屬薄層。該金屬薄層的寬度與厚度可以根據(jù)具體使用場(chǎng)景進(jìn)行選擇，本發(fā)明不作限定。

實(shí)際應(yīng)用中，上述圓形金屬圖案0包括第一金屬圖案和第二金屬圖案。如圖1所示，該第一金屬圖案與第二金屬圖案分別位于直徑AC(以第一饋點(diǎn)A和第二饋點(diǎn)C為端點(diǎn)形成的金屬線)兩側(cè)。其中，該第一金屬圖案位于直徑AC的右側(cè)，上述第二金屬圖案位于直徑AC的左側(cè)，兩者關(guān)于圓心(即中心饋點(diǎn)B)對(duì)稱(chēng)即原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，也稱(chēng)為中心對(duì)稱(chēng)。

如圖1所示，上述第一金屬圖案包括第一金屬線1、第二金屬線2、第三金屬線3、第四金屬線4、第五金屬線5和第六金屬線6。如圖1所示，其中：

第一金屬線1為分別連接上述三個(gè)饋點(diǎn)(第一饋點(diǎn)A、中心饋點(diǎn)B和第二饋點(diǎn)C)的直線段(即直徑AC)。第二金屬線2為半圓形金屬線段。第一金屬線1和第二金屬線2構(gòu)成一封裝的半圓形(如圖1所示，該半圓形形似“D”型)。

第三金屬線3為以中心饋點(diǎn)B為圓點(diǎn)且預(yù)設(shè)半徑的四分之一長(zhǎng)度圓形金屬線段。該預(yù)設(shè)半徑小于第一金屬線1長(zhǎng)度的一半，即該預(yù)設(shè)半徑小于圓形金屬圖案的半徑。第四金屬線4連接第三金屬線3的一端和第二金屬線2的中點(diǎn)D。第三金屬線3、第四金屬線4和第二金屬線2構(gòu)成一封裝的四分之一圓形，參見(jiàn)第一金屬圖案右上角四分之一環(huán)形區(qū)域。

第五金屬線5為多線段構(gòu)成半釘型線段，包括：第一子金屬直線段51、第二子金屬直線段52、第三子金屬直線段53、第四子金屬直線段54和第一子金屬弧線段55。第一子金屬直線段51與第四金屬線4平行，且第一子金屬直線段51的第一端連接第一金屬線1，連接點(diǎn)E位于第一饋點(diǎn)A與中心饋點(diǎn)B之間。第二子金屬直線段52與第一金屬線1平行，且其第一端連接第一子金屬直線段51的第二端；第四子金屬直線段54平行于第一金屬線1；第三子金屬直線段53的第一端連接第二子金屬直線段52的第二端，其第二端連接第四子金屬直線段54的第一端。第一子金屬弧線段55的第一端連接第四子金屬直線段54的第二端，其第二端連接第二饋點(diǎn)C?？梢?jiàn)，上述第五金屬線5與第一金屬線1形成半釘型。

第六金屬線6的第一端連接第三金屬線的第二端，其第二端連接第二子金屬直線段，連接點(diǎn)位于該第一子金屬直線段的第一端和第二端之間。

可理解的是，本發(fā)明實(shí)施例中第一金屬線1、第二金屬線2、第三金屬線3、第四金屬線4、第五金屬線5和第六金屬線6為預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)厚度的金屬薄層。本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)厚度可以根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行選擇，本發(fā)明不作限定。

本發(fā)明實(shí)施例提供的定向天線工作在第一頻段為2.5GHz～8GHz，并且在上述頻段內(nèi)具有良好的輻射特性，并且具有較高的增益。圖2示出來(lái)了本發(fā)明實(shí)施例提供的定向天線在θ＝0°、時(shí)2～8GHz的增益圖。參見(jiàn)圖2，上述定向天線在垂直面大于3dB的頻段為2～8GHz。如圖3所示，上述定向天線在θ＝35°、時(shí)2～8GHz的增益圖。參見(jiàn)圖3，在2～8GHz頻段內(nèi)，上述定向天線在垂直面小于3dB。

圖4～圖5示出了圖1所示定向天線2GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。參見(jiàn)圖4和圖5，該定向天線在2GHz時(shí)，在天線所在平面，該遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖呈現(xiàn)并列桃型，說(shuō)明該定向天線具有較好的輻射特性，且輻射范圍較大。圖6～圖9分別是圖1所示定向天線在θ＝0°，35°以及125°時(shí)2GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。參見(jiàn)圖6～圖9，在不同遠(yuǎn)場(chǎng)角時(shí)，例如在時(shí)，θ＝90°時(shí)該定向天線增益為最小值，隨著θ值增大到125°時(shí)該定向天線增益增大到最大值，然后當(dāng)θ值增大到205°時(shí)增益降到最小值。也就是說(shuō)，該定向天線的增益以90°為一個(gè)周期，在增益最大值與最小值之間變化。

圖10～圖15示出了定向天線的5GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。圖10示出了該定向天線在時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)側(cè)視圖。參見(jiàn)圖10，在時(shí)該定向天線的輻射范圍形似一規(guī)則的“杏仁”型，并且關(guān)于水平面對(duì)稱(chēng)。參見(jiàn)圖11，在時(shí)該定向天線的輻射范圍形似一規(guī)則的“桃”型，“桃型”關(guān)于中間開(kāi)口處對(duì)稱(chēng)。并且，該定向天線的輻射范圍關(guān)于水平面對(duì)稱(chēng)。參見(jiàn)圖12～圖15，在不同遠(yuǎn)場(chǎng)角時(shí)，例如在時(shí)，θ＝90°時(shí)該定向天線增益為最小值，隨著θ值增大到125°時(shí)該定向天線增益增大到最大值，然后當(dāng)θ值增大到205°時(shí)增益降到最小值。也就是說(shuō)，該定向天線的增益以90°為一個(gè)周期，在增益最大值與最小值之間變化。

圖16～圖21示出了定向天線的8GHz遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。圖16示出了該定向天線在時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)側(cè)視圖。參見(jiàn)圖16，在時(shí)該定向天線的輻射范圍形似一規(guī)則的“杏仁”型，并且關(guān)于水平面對(duì)稱(chēng)。參見(jiàn)圖17，在時(shí)該定向天線的輻射范圍形似一規(guī)則的“桃”型，“桃型”關(guān)于中間開(kāi)口處對(duì)稱(chēng)。并且，該定向天線的輻射范圍關(guān)于水平面對(duì)稱(chēng)。參見(jiàn)圖18～圖21，在不同遠(yuǎn)場(chǎng)角時(shí)，例如在時(shí)，θ＝15°時(shí)該定向天線增益為最小值，隨著θ值增大到105°時(shí)該定向天線增益增大到最大值，然后當(dāng)θ值增大到195°時(shí)增益降到最小值。也就是說(shuō)，該定向天線的增益以90°為一個(gè)周期，在增益最大值與最小值之間變化。

參見(jiàn)圖4、圖10和圖16所示，該定向天線在2GHz、5GHz和8GHz具有較好的方向性，且增益大于為3dB。此時(shí)定向天線具有較大的主瓣，可以使使較多的輻射能量到達(dá)定向天線正前方，此時(shí)定向天線可以避開(kāi)安裝位置附近的強(qiáng)干擾，將輻射能量直接到定向天線的正前方，提高通信效率。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)在定向天線中設(shè)置原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的圓形金屬圖案和設(shè)置該定向天線具有三個(gè)饋點(diǎn)，并且上述三個(gè)饋點(diǎn)分別位于上述圓形金屬圖案的圓心和某一直徑的兩端點(diǎn)位置，他們所在直徑與該圓形金屬圖案的對(duì)稱(chēng)軸重合。本發(fā)明實(shí)施例中利用該圓形金屬圖案可以發(fā)射或者接收2-8GHz內(nèi)電磁波信號(hào)，可以在強(qiáng)干擾、信道條件惡劣情況下，避開(kāi)強(qiáng)干擾頻段，使通信信號(hào)以高增益?zhèn)鬏敗?/p>

本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而能夠理解的是，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。類(lèi)似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本發(fā)明公開(kāi)并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開(kāi)的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說(shuō)，如權(quán)利要求書(shū)所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開(kāi)的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書(shū)由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。