本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原點(diǎn)對稱結(jié)構(gòu)雙頻段高增益定向天線。

背景技術(shù)：

定向天線(Directional antenna)是指在某一個或某幾個特定方向上發(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，這種增益降低的情況在單一頻段定向天線存在時尤其明顯，影響使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種原點(diǎn)對稱結(jié)構(gòu)雙頻段高增益定向天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中單一頻段定向天線在強(qiáng)干擾以及信道條件惡劣情況下增益降低的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種原點(diǎn)對稱結(jié)構(gòu)雙頻段高增益定向天線，所述定向天線包括原點(diǎn)對稱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)位置的三個饋點(diǎn)，所述三個饋點(diǎn)所在直徑與所述圓形金屬圖案的對稱軸重合，所述定向天線用于發(fā)射接收第一頻段或者第二頻段內(nèi)的電磁波信號。

可選地，所述圓形金屬圖案包括位于所述三個饋點(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)對稱。

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度為2米。

可選地，所述第一頻段為11.4MHz～11.6MHz，所述第二頻段為92MHz～107MHz。

可選地，所述定向天線的垂直面增益大于5dB。

可選地，當(dāng)?shù)谝活l段為11.4MHz～11.6MHz時，所述定向天線的最大垂直面增益為10dB，或者，當(dāng)?shù)诙l段為92MHz～107MHz時，所述定向天線的最大垂直面增益為8.49dB。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過在定向天線中設(shè)置原點(diǎn)對稱的圓形金屬圖案和設(shè)置該定向天線具有三個饋點(diǎn)，并且上述三個饋點(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稱軸重合。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。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，可以選擇性避開強(qiáng)干擾頻段，使通信信號以高增益?zhèn)鬏敗?/p>

附圖說明

為了更清楚地說明本發(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單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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)對稱結(jié)構(gòu)雙頻段高增益定向天線俯視圖；

圖2是圖1所示定向天線垂直面θ＝0°時增益圖；

圖3是圖1所示定向天線11.406MHz遠(yuǎn)場方向圖；

圖4是圖1所示定向天線100MHz遠(yuǎn)場方向圖；

圖5是圖1所示定向天線190MHz遠(yuǎn)場方向圖；

圖6是圖1所示定向天線291.25MHz遠(yuǎn)場方向圖；

圖7是圖1所示定向天線347.5MHz遠(yuǎn)場方向圖。

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)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動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)對稱結(jié)構(gòu)雙頻段高增益定向天線，如圖1所示，所述定向天線包括：關(guān)于原點(diǎn)對稱的圓形金屬圖案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)位置的三個饋點(diǎn)A、B和C，所述三個饋點(diǎn)A、B和C所在直徑與所述圓形金屬圖案0的對稱軸重合，所述定向天線用于發(fā)射接收第一頻段或者第二頻段內(nèi)的電磁波信號。

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的直徑長度為2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)對稱，也可稱為中心對稱。

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)半徑的四分之一長度圓形金屬線段。該預(yù)設(shè)半徑小于第一金屬線1長度的一半，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。可見，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11.4MHz～11.6MHz，第二頻段為92MHz～107MHz，并且在上述兩頻段內(nèi)具有良好的輻射特性，并且具有較高的增益。圖2示出來了本發(fā)明實(shí)施例提供的定向天線在0～1000MHz時的增益圖。參見圖2，上述定向天線在垂直面大于5dB的頻段存在兩處：一處為11.4MHz～11.6MHz，并且最大增益為10dB；另一處為92MHz～107MHz，并且最大增益為8.49dB。

圖3～圖7示出了圖1所示定向天線在不同頻率時的遠(yuǎn)場方向圖。參見圖3，在11.406MHz時，該定向天線具有較好的方向性，且最大增益為10dB。參見圖4，在100MHz時，該定向天線具有較好的方向性，且最大增益接近8.49dB。對比圖3和圖4可見，定向天線在第一頻段時具有較強(qiáng)的輻射能量以及較大的輻射范圍，此時定向天線可以應(yīng)用于強(qiáng)干擾較多、信道惡劣的情況，利用定向天線較強(qiáng)的輻射能量和較大的輻射范圍可以避開強(qiáng)干擾，使較多的輻射能量到達(dá)定向天線正前方。定向天線在第二頻段時具有較大的主瓣和較小的旁瓣，此時定向天線可以避開安裝位置附近的強(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。

參見圖5，在190MHz時，該定向天線方向性較差，第一旁瓣的最大增益接近3dB。參見圖6，在291.25MHz時，該定向天線方向性較差，第一旁瓣的最大增益約為1dB。對比圖5和圖6可見，定向天線在291.25MHz時的方向性差于在190MHz時的方向性。參見圖7，定向天線的增益約為1dB，且定向天線在347.5MHz時的方向性差于在291.25MHz時的方向性。

綜上所述，本發(fā)明通過在定向天線中設(shè)置原點(diǎn)對稱的圓形金屬圖案和設(shè)置該定向天線具有三個饋點(diǎn)，并且上述三個饋點(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稱軸重合。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。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，可以選擇性避開強(qiáng)干擾頻段，使通信信號以高增益?zhèn)鬏敗?/p>

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(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)，以便不模糊對本說明書的理解。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本發(fā)明公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個，在上面對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個實(shí)施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個權(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)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對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)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。