CN104810606B - 一种宽带介质谐振天线 - Google Patents
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Abstract
该发明公开了一种宽带介质谐振天线，属于天线技术领域。该天线包括：矩形接地金属板、设于接地金属版正上方刻蚀有缝隙的长方体辐射介质器、穿过接地金属板中心并深入到辐射介质器的同轴探针。通过在介质谐振器中刻蚀十字形缝隙以增加天线的带宽，在介质谐振器边缘刻蚀正方形缝隙以增加天线的增益。本发明天线结构简单，且具有较高的辐射效率。
Description
技术领域
本发明属于天线领域，具体涉及一种宽带介质谐振天线。
背景技术
近年来，随着无线通信的发展，介质谐振天线的研究受到广泛关注。在现有天线类型中，介质天线因其自身具有易于馈电、体积小、辐射效率高以及功率容量高等优点得到了广泛的关注和应用。通常情况下，介质谐振天线的带宽都非常窄，通常低于10％。但是随着宽带通信设备的涌现，具有宽带宽特性的天线具有很重要的使用价值。因此，宽带介质谐振天线的研究具有实际意义。
目前，国内外进行了一系列有关介质天线的宽带特性的研究并取得了一些成果。所采用的方法包括使用寄生单元、使用特殊形状的介质谐振器、使用新型的馈电方法以及采用混合型天线结构。下面分别各举一例。在《IEEE TRANSATIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION》2007年第55卷5期论文“broadband dielectric resonator antenna withmetal coating”中，通过在介质谐振器三个面上覆盖金属层，使得天线的带宽增加到47％，但是天线的加工比较复杂。在《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》2008年第7卷论文“H-shaped dielectric resonator antenna for wideband applications”中，使用了一款H形的介质谐振器以实现天线的宽带特性，天线的带宽为62％，但是在这个设计中，天线调节阻抗匹配的方式不易于加工。在《IEEE ANTENNAS AND WIRELESSPROPAGATION LETTERS》2009年第8卷论文“Investigation of a novel wideband feedingtechnique for dielectric resonator antenna”中，采用L型的馈电结构对圆环形介质谐振器馈电，实现了天线的宽带性能。在《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATIONLETTERS》2008年第7卷论文“Design and implementation of an ultrawideband hybridskirt monopole dielectric resonator antenna”中通过将单极子天线和介质谐振天线结合，实现了天线的超宽带性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种宽带介质谐振天线，其特点是通过在介质谐振器中刻蚀十字形缝隙以增加天线的带宽，在介质谐振器边缘刻蚀正方形缝隙以增加天线的增益。本发明天线结构简单，且具有较高的辐射效率。
本发明采用的技术方案为：
一种宽带介质谐振天线，包括：矩形接地金属板、设于接地金属版正上方刻蚀有缝隙的长方体辐射介质器、穿过接地金属板中心并深入到辐射介质器的同轴探针，其特征在于：所述辐射介质器顶面为正方形、一角刻蚀有正方形缝隙、且开设有一与顶面对角线重合的贯穿顶面与底面的十字形缝隙的长方体辐射介质器，所述十字形缝隙的高度与正方形缝隙的高度高相等；所述十字形缝隙为中心对称结构。
所述十字形缝隙与正方形缝隙不连通。
所述同轴探针深入介质器的长度小于其边长。
本发明天线的十字形缝隙使得同轴探针可以在辐射介质器中激励起两个谐振频率，实现天线的宽带工作，正方形缝隙用以提高天线在高频段范围内的增益；同轴探针用以激励辐射介质器，实现天线的阻抗带宽。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)使用一个介质器实现了天线具有相对较宽的工作带宽，并且不仅有效地缩小了天线外观的体积，还降低了天线的加工成本。
(2)使用正方形介质器作为天线的辐射单元且刻蚀的缝隙都为规则形状，降低了天线的加工难度。
(3)采用同轴探针对天线馈电，避免了复杂的馈电网络，降低***复杂性。
(4)可以对天线各部分分别加工，且金属接地板1和同轴探针5可直接购买，然后采用玻璃胶将各部分链接为一体，更易于加工。
附图说明
图1为本发明实施例的俯视图；
图2为本发明实施例的A-A’截面图；
图3为本发明实施例的回波损耗曲线图；
图4为本发明实施例的增益曲线图；
图5为本发明实施例的辐射效率曲线图。
附图标号说明：1.接地金属版；2.辐射介质器；3.十字形缝隙；4.正方形缝隙；5.同轴探针。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例的一种双频带圆极化介质天线作进一步详述。
如图1、图2所示，宽带介质谐振天线，包括介质金属板1，辐射介质器2以及同轴探针5。
辐射介质器2设于接地金属板1上方，同轴探针5穿过接地金属板1深入到辐射介质器2内部。
辐射介质器2的中心与接地金属板1的中心在垂直方向上重合。本实例中，接地金属板1的尺寸为80mm×80mm×1mm。辐射介质器2的尺寸为40mm×40mm×24.5mm，辐射介质器2的介电常数为10。辐射介质器2刻蚀有十字形缝隙3，由于十字形缝隙的存在，可以在辐射介质器2内部激励起两个模式，实现天线的宽带工作。十字形缝隙3的中心与辐射介质器2的中心在垂直方向上重合，十字形缝隙3的两条边长度和宽度相同，本实例中，十字形缝隙3的长度为22mm，宽度为2mm。辐射介质器2的一角如图所示，刻蚀有一正方形缝隙4，由于正方形缝隙4的存在，使得天线在工作频带的高频段范围内增益增加，本实例中，正方形缝隙4的边长为8mm。
同轴探针5的中心和辐射介质器2的中心、接地金属板1的中心在垂直方向上重合。可通过调节同轴探针5深入到辐射介质器2中的尺寸，调节天线的阻抗带宽。本实例中，同轴探针5的深入到辐射介质器的长度为20mm。
图3为本实例的阻抗带宽软件仿真结果，由图3可见，本发明有两个谐振频率，分别为2.45GHz和3.05GHz，天线阻抗带宽范围为2.2GHz-3.52GHz，相对带宽为46.2％，因此，天线具有较宽的相对带宽。
如图4所示，本发明在2.2GHz-2.6GHz的范围内，天线的增益逐渐降低，在2.6GHz-3.47GHz的范围内，天线的增益稳定增加。在整个工作频段内，天线的增益变化小于3dBi。
由图5所示，本发明在天线的工作频段内，辐射效率都在85％以上，天线具有较高的辐射效率。
Claims (4)
1.一种宽带介质谐振天线，包括：矩形接地金属板、设于接地金属版正上方刻蚀有缝隙的长方体辐射介质器、穿过接地金属板中心并深入到辐射介质器的同轴探针，其特征在于：所述辐射介质器顶面为正方形、一角刻蚀有正方形缝隙、且开设有一与顶面对角线重合的贯穿顶面与底面的十字形缝隙的长方体辐射介质器，所述十字形缝隙的高度与正方形缝隙的高度高相等。
2.如权利要求1所述的一种宽带介质谐振天线，其特征在于：所述十字形缝隙为中心对称结构。
3.如权利要求1所述的一种宽带介质谐振天线，其特征在于：所述十字形缝隙与正方形缝隙不连通。
4.如权利要求1所述的一种宽带介质谐振天线，其特征在于：所述同轴探针深入介质器的长度小于其边长。
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