本發(fā)明屬于天線小型化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于容性加載的小型化天線。

背景技術(shù)：

天線是與自由空間的無線電波相耦合的部件。從理論上來講，天線的尺寸和所需收發(fā)的無線電波的波長成正相關(guān)，而無線電波的波長與其頻率成反比。這就是說當(dāng)需要發(fā)射的無線電波頻率很小時，相應(yīng)的波長就很長，需要的收發(fā)天線就很大，而天線的尺寸過大，勢必會對其使用造成不便。因此，需要對天線進行小型化的研究，使天線一方面能正常輻射需要波長的電磁波，另一方面盡可能地縮小尺寸，便于生產(chǎn)和使用。

通常來說，天線的小型化是很難做到的，因為這將造成天線帶寬的減小和效率的下降。通過改變天線的形狀，添加匹配網(wǎng)絡(luò)的方法雖然可以改善天線的性能，在一定程度上減小天線的尺寸，但會犧牲包括帶寬在內(nèi)的大部分其它性能，因此通過加載技術(shù)展寬小型化天線帶寬成為小型化天線投入實際應(yīng)用的前提條件。

而目前天線的小型化主要采用的是感性加載的方法，對容性加載的研究不多。這便是我們探究展寬小型化天線帶寬的容性加載裝置與方法的背景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在不減小工作帶寬的情況下有效實現(xiàn)基于容性加載的小型化天線。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于容性加載的小型化天線，包括饋電同軸線，以及平行設(shè)置的金屬桶和接地板，所述金屬桶位于接地板之上；還包括平行設(shè)置在所述金屬桶和接地板之間的金屬盤，所述饋電同軸線穿過所述金屬盤分別連接所述金屬桶和接地板；所述金屬桶和金屬盤之間、所述金屬盤與所述接地板之間分別設(shè)置有絕緣支架支撐。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述金屬盤中間開有一小孔，所述饋電同軸線穿過所述小孔，一端連接所述接地板，另一端連接金屬桶饋電點。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述金屬桶饋電點位于所述金屬桶底部邊沿處。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述金屬桶、金屬盤均選用銅箔材料，所述銅箔材料厚度為5mm。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述金屬桶為圓柱形，上、下底面半徑為40mm，高為250mm；所述金屬盤為圓形，半徑為150mm。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述金屬桶與所述金屬盤之間的間距為90mm，所述金屬盤與所述接地板之間的間距為60mm。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述天線高為400mm。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述天線與饋源之間并聯(lián)一個62.9nh的電感。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述天線為全向性天線，在水平方向有最大輻射；所述天線頻率范圍104-119mhz。

在上述的基于容性加載的小型化天線中，所述天線諧振頻率為107mhz，最小駐波比vswr為1.02，帶寬為15mhz，半功率波束寬度為42.9°，天線增益為3.7db。

本發(fā)明的有益效果是：在不減小工作帶寬的情況下有效實現(xiàn)天線的小型化，同時設(shè)計簡便。

使得天線的諧振頻率達到107mhz，天線在104-119mhz頻率范圍內(nèi)得到很好的匹配，最小的駐波比vswr為1.02。帶寬為15mhz，半功率波束寬度為42.9°，天線增益3.7db。天線為全向性天線，在水平方向有最大輻射，在工作頻帶內(nèi)能保持70%-86%的高效率。天線全高40cm，約為傳統(tǒng)天線大小的一半，實現(xiàn)了天線小型化的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一個實施例的場分布圖；

其中，1-金屬桶、2-金屬盤、3-接地板、4-饋電同軸線、5-絕緣支架、6-小孔、7-空間電場、8-電位移場、9-感生磁場。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述。

所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”“連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

本實施例采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于容性加載的小型化天線，包括饋電同軸線，以及平行設(shè)置的金屬桶和接地板，所述金屬桶位于接地板之上；還包括平行設(shè)置在所述金屬桶和接地板之間的金屬盤，所述饋電同軸線穿過所述金屬盤分別連接所述金屬桶和接地板；所述金屬桶和金屬盤之間、所述金屬盤與所述接地板之間分別設(shè)置有絕緣支架支撐。

進一步，所述金屬盤中間開有一小孔，所述饋電同軸線穿過所述小孔，一端連接所述接地板，另一端連接金屬桶饋電點。

進一步，所述金屬桶饋電點位于所述金屬桶底部邊沿處。

進一步，所述金屬桶、金屬盤均選用銅箔材料，所述銅箔材料厚度為5mm。

進一步，所述金屬桶為圓柱形，上、下底面半徑為40mm，高為250mm；所述金屬盤為圓形，半徑為150mm。

進一步，所述金屬桶與所述金屬盤之間的間距為90mm，所述金屬盤與所述接地板之間的間距為60mm。

進一步，所述天線高為400mm。

進一步，所述天線與饋源之間并聯(lián)一個62.9nh的電感。

進一步，所述天線為全向性天線，在水平方向有最大輻射；所述天線頻率范圍104-119mhz。

更進一步，所述天線諧振頻率為107mhz，最小駐波比vswr為1.02，帶寬為15mhz，半功率波束寬度為42.9°，天線增益為3.7db。

具體實施時，如圖1所示，一種基于容性加載的小型化天線，包括金屬桶1，金屬盤2，接地板3和饋電同軸線4；金屬盤1中心開小孔6用于給金屬桶1饋電；饋電點位于金屬桶1的底部邊沿處；饋電同軸線4一端連接金屬桶1的饋電點，另外一端連接接地板3；金屬桶1和金屬盤2之間，金屬盤2與接地板3之間用絕緣支架5支撐。通過在天線底部增加一個合適尺寸的金屬盤2，金屬盤2起著容性加載的作用，從而達到天線小型化的目的。

而且，金屬桶1為圓柱形，使用銅箔作為材料，半徑40mm，長度250mm，銅箔厚度5mm。

而且，金屬盤2為圓形，使用銅箔作為材料，半徑150mm，銅箔厚度5mm。

而且，金屬桶1和金屬盤2間距90mm，金屬盤2與接地板3間距60mm。

而且，天線全高40cm。

而且，在天線與饋源之間并聯(lián)一個62.9nh的電感。

而且，通過調(diào)整金屬桶1和金屬盤2的間距，金屬盤2和接地板3的間距，金屬桶1和金屬盤2的尺寸均可以改變天線性能。

通過模擬試驗確定該電容加載天線工作頻率處最大波束寬度時的金屬桶1和金屬盤2的間距，金屬盤2和接地板3的間距，金屬桶1和金屬盤2的尺寸。

本實施例所采用的尺寸比例，能夠使得天線的諧振頻率達到107mhz，天線在104-119mhz頻率范圍內(nèi)得到很好的匹配，最小的駐波比vswr為1.02。帶寬15mhz，半功率波束寬度為42.9°，天線增益3.7db。天線為全向性天線，在水平方向有最大輻射。在工作頻帶內(nèi)能保持70%-86%的高效率。天線全高40cm，約為傳統(tǒng)天線大小的一半，實現(xiàn)了天線小型化的設(shè)計。

如圖2所示，從電源傳送的功率被分成了大致相等的兩半，一半被饋送到金屬桶1，并由其產(chǎn)生空間電場7；功率的另一半供給金屬盤2。由于金屬盤2與接地板3之間存在電壓，產(chǎn)生了電位移場8，時變的電位移場8產(chǎn)生渦旋的感生磁場9。由于對時間的微分，天線附近渦旋的感生磁場9的相位比施加到金屬盤2上的電壓的相位提前90度。圍繞金屬盤2的渦旋狀感生磁場9與金屬桶1產(chǎn)生的空間電場7相互正交。當(dāng)空間電場7和感生磁場9在時間上精確同步時，天線的輻射功率達到最大。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

雖然以上結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。