CN102097680A - 单点馈电双频混合天线 - Google Patents

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丁勇
高晓春
张利华
潘晋
陆文
张志勇
成院波
伍裕江
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Abstract

本发明公开了单点馈电双频混合天线，其主体为一个金属腔体，所述的金属腔体上设有工作于双频中其中一个频段的第一天线和工作于双频中另外一个频段的第二天线，第一天线是腔体缝隙天线，该腔体缝隙天线是设于金属腔体上的带状辐射缝隙，第二天线是设于金属腔体上方的介质谐振器天线，金属腔体顶端还设有一耦合缝隙，介质谐振器天线设于该耦合缝隙的上方，金属腔体内设有一探针，该探针直接激励所述的带状辐射缝隙，同时通过激励耦合缝隙而间接为介质谐振器天线馈电，双频天线的两个频段可以分别独立由腔体缝隙天线及介质谐振器决定，相互干扰很小，且双频混合天线的两个频段可独立自由设计。

Description

单点馈电双频混合天线
[技术领域]
本发明属于移动通信基站和终端天线领域，具体涉及一种单点馈电双频混合天线。
[技术背景]
移动通信的迅猛发展带动了双频通讯天线，特别是单点馈电双频天线的需求。目前的单点馈电双频天线，从实现机理的角度可以分为两种。一种是如G.B.Hsieh，M.H.Chen和K.L.Wong在《Single-feeddual-band circularly polarised microstrip antenna》(Electron.Lett.，vol.34，no.12，pp.1170-1171，Jun.1998)中提出的双频微带天线，低频段由微带的一个辐射模式产生，另一个频段由微带的高次辐射模式产生。该技术是一种普遍采用的单个辐射单元工作在双频段的方案，但该技术方案的一大缺点是，产生高、低频段的两个模式存在关联关系，低频模式频率改变的同时也会使高频模式的频率发生改变，对于需要任意设计天线两个频段的情形无法满足。另一种双频工作实现机理的如A.Buerkle，K.Sarabandi和H.Mosallaei在《Compact slotand dielectric resonator antenna with dual-resonance，broadbandcharacteristics》(刊在于IEEE Trans.Antenna Propagat.，vol.53，no.3，pp.1020-1027，Mar.2005)中提出的将两种不同类型的天线合成到一起，这种方法下提供双频中一个频段的天线(如缝隙)同时又充当另一个频段天线的馈电结构，频段间耦合严重，同样无法支持两个不同频段的独立自由设计。
[发明内容]
本发明的目的是针对上述技术的缺陷与不足，提出一种单点馈电双频混合天线，天线的两个频段分别由设于腔体上的带状辐射缝隙和介质谐振器得到，两个频段可互不干扰的独立设计与预调节。
本发明的目的是这样实现的：
单点馈电双频混合天线，其主体为一个金属腔体，所述的金属腔体上设有工作于双频中其中一个频段的第一天线和工作于双频中另外一个频段的第二天线，所述的第一天线是腔体缝隙天线，该腔体缝隙天线是设于所述金属腔体上的带状辐射缝隙，所述的第二天线是设于所述金属腔体上方的介质谐振器天线，所述的金属腔体顶端还设有一耦合缝隙，所述的介质谐振器天线设于该耦合缝隙的上方，该耦合缝隙激励所述的介质谐振器天线，所述的金属腔体内设有一探针，该探针直接激励所述的带状辐射缝隙，同时通过激励耦合缝隙而间接为介质谐振器天线馈电。
本技术方案提出了一种单点馈电介质谐振器-带状辐射缝隙混合天线，适用于双频模式下基站或终端设备的信号传输及覆盖。天线主体为一个金属腔体，腔体上刻有带状辐射缝隙，该带状辐射缝隙工作在双频天线中的其中一个频段。腔体上方有一个介质谐振器，介质谐振器由其下方的耦合缝隙激励，使其工作在双频天线的另一个频段。腔体内置一个探针，探针直接激励腔体带状辐射缝隙天线，同时通过激励耦合缝隙而间接给介质谐振器天线馈电，进而形成双频天线。由于腔体带状辐射缝隙天线谐振频率直接和其尺寸相关，而介质谐振器天线谐振频率跟其尺寸及介质材料的介电常数相关，所以本发明的有益效果在于：双频天线的两个频段可以分别独立由腔体带状辐射缝隙及介质谐振器决定，相互干扰很小，且双频混合天线的两个频段可独立自由设计。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
进一步，上述的金属腔体外形为长方体或者正方体。
进一步，上述的金属腔体四周或局部刻有至少一条带状辐射缝隙，所述的耦合缝隙呈矩形。带状辐射缝隙工作在主模上，其周长为一个工作波长。
进一步，上述的带状辐射缝隙为多组渐变或者蝶形缝隙的组合体。
进一步，上述的介质谐振器为长方体，且放置于所述的耦合缝隙正上方。
进一步，上述的介质谐振器为正方体、半椭球体、半球体、锥体或四面体。
进一步，上述的耦合缝隙为蝶形。
进一步，上述的探针呈L型，且所述的金属腔体下方设有L型探针连接出口。
进一步，上述的L型探针水平部分距离金属腔体上部0.5mm-2mm。
进一步，上述的带状辐射缝隙将金属腔体分为位于该带状辐射缝隙下方的第一金属腔体和位于该带状辐射缝隙上方的第二金属腔体，所述的第一金属腔体的上边缘和一个金属反射板相连接。
[附图说明]
图1为本发明实施例X方向的侧视效果图；
图2为本发明实施例Y方向的侧视效果图；
图3为本发明实施例的俯视图；
图4为本发明实施例反射系数的仿真及实验数据；
图5为本发明实施例改变带状辐射缝隙长度后反射系数仿真值；
图6为本发明实施例改变介质谐振器尺寸后反射系数仿真值；
图7为本发明实施例改变介质谐振器介电常数后反射系数仿真值。
[具体实施方式]
以下结合附图和具体实施案例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明技术方案的限定。
本发明提出的单点馈电双频混合天线，其两个频段分别由腔体缝隙天线和介质谐振器天线提供，腔体缝隙天线和介质谐振器天线由金属腔体内置的L型探针馈电。介质谐振器天线工作在其主模式TE111 y上。
参照图1、图2及图3所示，本实施例的腔体缝隙天线是刻于金属腔体上的带状辐射缝隙4，该带状辐射缝隙4将金属腔分为第一金属腔体1和第二金属腔体2两个部分，第一金属腔体1的上边缘和反射板3连接，第一金属腔体1和第二金属腔体2之间有非金属支撑件。第二金属腔2上方刻有矩形耦合缝隙7，用以激励其正上方放置的介质谐振器5。金属腔体内置L型探针6，其直接给带状辐射缝隙4馈电，并同时通过耦合缝隙7间接给介质谐振器5馈电。
本实施例的带状辐射缝隙周长为4*A＝4*35＝140mm＝1.1λ1。
本实施例的介质谐振器5尺寸为a*b*d-15mm*9.4mm*7.5mm＝0.26λ2*0.16λ2*0.13λ2。
本实施例的L型探针垂直及水平长度分别为：Lv＝24mm，Lh＝20mm。
如图4为本实施例单点馈电双频混合天线的仿真及实测反射系数图，实测和仿真数据接近，表明本实施例是成功的双频天线。
如图5为本实施例单点馈电双频混合天线仅改变腔体缝隙天线长度情况下不同的天线反射系数仿真图，结果表明腔体缝隙天线的谐振频率由其周长直接控制，不同周长下介质谐振器天线的谐振频率并没有受很大影响。
如图6为本实施例的单点馈电双频混合天线仅改变介质谐振器大小情况下不同的反射系数仿真图，结果表明，介质尺寸可直接控制介质谐振器天线的谐振频率，而此时腔体缝隙天线的谐振频率几乎未受影响。
如图7为本实施例的单点馈电双频混合天线仅改变介质谐振器介电常数情况下不同的反射系数仿真图，结果表明，介电常数也可直接控制介质谐振器天线的谐振频率，而此时腔体缝隙天线的谐振频率未受很大影响。
需要特别说明的是：如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明结构、装置等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.单点馈电双频混合天线，其主体为一个金属腔体，其特征在于：所述的金属腔体上设有工作于双频中其中一个频段的第一天线和工作于双频中另外一个频段的第二天线，所述的第一天线是腔体缝隙天线，该腔体缝隙天线是设于所述金属腔体上的带状辐射缝隙，所述的第二天线是设于所述金属腔体上方的介质谐振器天线，所述的金属腔体顶端还设有一耦合缝隙，所述的介质谐振器天线设于该耦合缝隙的上方，该耦合缝隙激励所述的介质谐振器天线，所述的金属腔体内设有一探针，该探针直接激励所述的带状辐射缝隙，同时通过激励耦合缝隙而间接为介质谐振器天线馈电。
2.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的金属腔体外形为长方体或者正方体。
3.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的金属腔体四周或局部刻有至少一条带状辐射缝隙，所述的耦合缝隙呈矩形。带状辐射缝隙工作在主模上，其周长为一个工作波长。
4.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的带状辐射缝隙为多组渐变或者蝶形缝隙的组合体。
5.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述介质谐振器为长方体，且放置于所述的耦合缝隙正上方。
6.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的介质谐振器为正方体、半椭球体、半球体、锥体或四面体。
7.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的耦合缝隙为蝶形。
8.根据权利要求1所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的探针呈L型，且所述的金属腔体下方设有L型探针连接出口。
9.根据权利要求8所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的L型探针水平部分距离金属腔体上部0.5mm-2mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的单点馈电双频混合天线，其特征在于：所述的带状辐射缝隙将金属腔体分为位于该带状辐射缝隙下方的第一金属腔体和位于该带状辐射缝隙上方的第二金属腔体，所述的第一金属腔体的上边缘和一个金属反射板相连接。
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