CN110021823A - 介质谐振器天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质谐振器天线,包括介质谐振器元件、接地平面、以及导电馈电装置。接地平面与介质谐振器元件连接,并且可用于产生第一电磁辐射。导电馈电装置可用于产生第二电磁辐射。在工作时,同时产生的第一电磁辐射和第二电磁辐射相互叠加提供了单边定向电磁辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种介质谐振器天线,并且具体地但非排除性地涉及一种具有紧凑结构的单边定向(unilateral)辐射的介质谐振器天线。
背景技术
单边定向辐射天线可以在期望的横向方向上定向辐射,并在相反方向上抑制辐射。由于具有相对较低的后向辐射,单边定向辐射天线可以有利地减少功率浪费并减少对其他设备的干扰。因此,单边定向辐射天线适用于当通信对象或所需覆盖范围位于天线侧边的场景:例如,放置在墙壁前的无绳电话和Wi-Fi路由器。
然而,问题在于,现有用于单边辐射的定向辐射天线具有复杂的设计结构,因此体积庞大且难以制造。需要提供一种改进的单边定向辐射天线,用于现代无线通信系统。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种介质谐振器天线,包括:介质谐振器元件;与介质谐振器元件连接的接地平面,其可用于产生第一电磁辐射;以及导电馈电装置,其可用于产生第二电磁辐射;其中,在工作时,同时产生的第一电磁辐射和第二电磁辐射相互叠加提供单边定向电磁辐射。接地平面指的是接地的导电平面,并且不仅限于平坦的面。第一电磁辐射和第二电磁辐射优选地互补。
优选地,所述第一电磁辐射指向第一方向,并且所述第二电磁辐射指向大体垂直于所述第一方向的第二方向。例如,第一方向可以为y方向(笛卡尔坐标系),而第二方向可以为z方向(笛卡尔坐标系)。
优选地,所述第一电磁辐射包括磁偶极子辐射。例如,磁偶极子可以为y方向磁偶极子(笛卡尔坐标系)。
优选地,所述接地平面被用于激励介质谐振器模式,以产生所述第一电磁辐射。介质谐振器模式可以为TE111模式。
所述接地平面是贴片(patch)的形式。贴片可以是大体平坦的。
优选地,所述接地平面被设置在介质基板上。
优选地,所述接地平面相对于所述介质谐振器元件的夹角或指向是可调节的,以控制单边电磁辐射转向。
优选地,所述接地平面的面积小于所述介质谐振器元件面积的50%。更优选地,所述接地平面的面积小于所述介质谐振器元件面积的20%。
优选地,所述第二电磁辐射包括电偶极子辐射。例如,电偶极子可以由导电馈电装置中的z方向的电单极子模式形成。
优选地,所述导电馈电装置被容纳在所述介质谐振器元件中,并且可选择地,所述导电馈电装置被放置在所述介质谐振器元件的中心。
优选地,所述导电馈电装置包括馈电探针,其中所述馈电探针包括以下中的任何一个:圆柱形探针、圆锥形探针、倒圆锥形探针和阶梯式圆柱形探针。
优选地,所述馈电探针是电缆的内导体。所述电缆还包括与所述接地平面相连接的外导体,并且所述内导体和所述外导体是同轴的。
优选地,所述介质谐振器元件包括立方体介质块,所述立方体介质块限定了至少部分容纳所述导电馈电装置的空间。立方体可以包括正方形或者矩形横截面。空间优选地对应于导电馈电装置的形状和形式。
优选地,所述导电馈电装置大体垂直于所述介质谐振器元件的一个面。优选地,所述导电馈电装置或同样大体垂直于所述接地平面。接地平面和介质谐振器元件的面大体平行。
优选地,所述介质谐振器天线被设置工作在LTE频带处,特别地在3.5GHz LTE频带。
根据本发明的第二方面,提供了一种介质谐振器天线阵列,其包括一个或多个根据第一方面所述的介质谐振器天线。
根据本发明的第三方面,提供了一种无线通信系统,其包括一个或多个根据第一方面所述的介质谐振器天线。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式来描述本发明的实施方式,其中:
图1为互补单边定向天线的基本原理的示意图;
图2为在本发明的一个实施方式中的介质谐振器天线的示意图;
图3A为图2的介质谐振器天线的第一种天线布置(天线I)的示意图;
图3B为图2的介质谐振器天线的第二种天线布置(天线II)的示意图;
图4A为具有不同探针长度lp(8.3mm,10.3mm和12.3mm)的图3A的天线I的仿真反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图4B为具有不同介质谐振器元件高度d(16.5mm,19.5mm和22.5mm)的图3A的天线I的仿真反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图5为示出图3B的天线II的仿真反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图6A为示出图3B的天线II在2.9GHz的仿真谐振电场的视图;
图6B为示出图3B的天线II在2.9GHz的仿真谐振磁场的视图;
图7A为示出图3A的天线I在3.9GHz的E平面(x-z平面)的仿真辐射方向图;
图7B为示出图3A的天线I在3.9GHz的H平面(x-y平面)的仿真辐射方向图;
图7C为示出图3B的天线II在2.9GHz的E平面(x-z平面)的仿真辐射方向图;
图7D为示出图3B的天线II在2.9GHz的H平面(x-y平面)的仿真辐射方向图;
图8为本发明的一个实施方式的介质谐振器天线的照片,其基于图2的设计制造。
图9为示出图8的介质谐振器天线的仿真和测量的反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图10A为示出图8的介质谐振器天线的E平面(x-z平面)的仿真和测量的辐射方向图;
图10B为示出图8的介质谐振器天线的H平面(x-y平面)的仿真和测量的辐射方向图;
图10C为示出图8的介质谐振器天线的仿真3D辐射方向图(前视图);
图10D为示出图8的介质谐振器天线的仿真3D辐射方向图(顶视图);
图11为示出图8的介质谐振器天线的仿真和测量的天线增益(dBi)随频率(GHz)变化的视图;
图12为示出图8的介质谐振器天线的仿真和测量的前后比(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图13A为具有不同介质谐振器元件高度d(16.5mm,19.5mm和22.5mm)的图8的介质谐振器天线的仿真反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图13B为具有不同介质谐振器元件高度d(16.5mm,19.5mm和22.5mm)的图8的介质谐振器天线的仿真天线增益(dBi)随频率(GHz)变化的视图;
图13C为具有不同介质谐振器元件高度d(16.5mm,19.5mm和22.5mm)的图8的介质谐振器天线的前后比(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图14为本发明的另一实施方式的介质谐振器天线的示意图,其中,与图2相比,接地贴片夹角偏转(偏转角度α);
图15A为具有不同夹角α(0°、45°、和90°)的图14的介质谐振器天线的仿真反射系数(dB)随频率(GHz)变化的视图;
图15B为具有不同夹角α(0°、45°、和90°)的图14的介质谐振器天线在3.55GHz时、在E平面(x-z平面)内的仿真辐射方向图;
图15C为具有不同夹角α(0°、45°、和90°)的图14的介质谐振器天线在3.55GHz时、在H平面(x-y平面)内的仿真辐射方向图;
图16A为图14的介质谐振器天线的仿真最大天线增益(dBi)和其对应的频率(GHz)随夹角α的变化的视图;以及
图16B为图14的介质谐振器天线的仿真最大前后比(dB)和其对应的频率(GHz)随夹角α的变化的视图。
具体实施方式
图1示出了互补单边定向天线的基本原理。如图1所示,电偶极子的E平面和H平面辐射方向图分别为“∞”和“O”形;而磁偶极子的E平面和H平面辐射图分别为“O”和“∞”形。换句话说,电偶极子和磁偶极子具有互补的辐射方向图。在该示例中,z方向电偶极子和y方向磁偶极子在x方向上具有相长干涉,并且在-x方向上具有相消干涉(即,它们大体彼此抵消)。最终的结果是,在两个辐射平面获得具有良好前后比的侧向单向辐射方向图。
理论上,一对垂直的电偶极子和磁偶极子的总远场可以通过叠加它们各自的远场获得,因为它们彼此垂直耦合较弱。在一个示例中,z方向的电偶极子(长度le,电流振幅Ie)和y方向的磁偶极子(长度lm,电流振幅Im)的总Eθ和分量通过以下公式给出:
其中,为波数,而δ为两个电流的相位差,当ηleIe=lmIm=lI以及δ=180°时,总场可以简化为:
根据公式(3)和(4),E平面(x-z平面,180°)和H平面(x-y平面,θ=90°)的主极化场和交叉极化场具有以下性质:
主极化场:
交叉极化场:
从公式(5)可以看出:两个平面的主极化场在+x方向最大而在-x方向上消失。因此,可以获得具有很大前后比的心形单边定向辐射方向图。从公式(6)可以确定,交叉极化场在两个平面上均为零。
上述分析是基于理想的磁偶极子和电偶极子进行。实际上,交叉极化场应该是有限值(尽管仍然相对较小)。
图2示出了在本发明的一个实施方式中的介质谐振器天线200。天线200通常包括介质谐振器元件202、接地平面204(接地的导电表面)以及导电馈电装置206。接地平面204被用来产生第一电磁辐射,优选为磁偶极子形式。导电馈电装置206被用来产生第二电磁辐射,优选为电偶极子形式。第一电磁辐射可以大体垂直于第二电磁辐射方向。在工作时,同时产生的第一电磁辐射和第二电磁辐射相互叠加提供单边定向电磁辐射,使得天线200成为一个单边定向介质谐振器天线。
介质谐振器元件202的主体大体为立方体。该立方体限定了用于至少部分地容纳导电馈电装置206的空间。该空间布置在介质谐振器元件202的中心。
接地平面204是以贴片的形式,并且其被连接到介质谐振器元件202的底面202B,其大致平行于底面202B延伸。在一些实施例中,接地平面204可以设置在介质基板(未示出)上。在本实施例中,接地平面204被用来激励介质谐振器模式,以产生第一电磁辐射。介质谐振器模式可以是TE111模式。通过调整接地平面204相对于介质谐振器元件202的夹角或指向,可以操纵或调整辐射方向图。接地平面204的面积(footprint)优选地小于介质谐振器元件202的面积的50%,并且更优选地小于20%。
导电馈电装置206是大致圆柱形的馈电探针。探针被容纳在由介质谐振器元件202的主体限定的空间中。探针大体垂直于介质谐振器元件202的底面202B和接地平面204放置。馈电探针206是电缆的内导体,其还可以包括与接地平面204相连接的外导体。优选地,电缆的内导体和外导体是同轴的。
在本实施例中,电偶极子和磁偶极子集成在一个介质谐振器天线200中。
如图2所示,介质谐振器元件202具有边长为a、高度为d的正方形横截面和介电常数εr。介质谐振器元件202由一个长度为l和宽度为w的小矩形导电贴片激励(形成接地平面204)以在TE111模式工作。在这个例子中,TE111模式提供了所需的等效y方向磁偶极子。
长度(即高度)为lp、半径为rp的馈电探针206插入到介质谐振器元件202的中心,以提供所需的z方向电单极子模式。与探针同轴且与探针属于相同的电缆的外导体连接到接地贴片204。在本示例中,TE111模式的场随着接地贴片的夹角或指向而改变。因此,通过改变贴片204的夹角或指向,可以自由地在水平面内调控辐射方向图。
为了说明天线200的工作原理,图3A和图3B提供了图2的介质谐振器天线的两个天线装置。图3A示出了天线I的第一天线装置200A,其移除了接地贴片204。图3B示出了天线II的第二天线布置200B,其移除了探针(探针长度lp=0mm)。
图4A和图4B示出了具有不同探针长度lp(图4A)和介质谐振器高度d(图4B)的天线I的仿真反射系数。仿真中使用以下参数:εr=10、a=29mm、rp=0.45mm。探针长度lp=8.3mm、10.3mm和12.3mm,其中d=19.5mm(图4A)。介质谐振器元件高度d=16.5mm、19.5mm和22.5mm,其中lp=8.3mm(图4B)。如图4A和图4B所示,随着lp从8.3增加到12.3mm,谐振频率从约3.9GHz显著下降到3.1GHz。但是,当d变化时,它仅稍微改变。这表明3.9GHz的谐振与加载介质谐振器的探针(电偶极子模式)相关。
图5示出了天线II的仿真反射系数。如图5所示,在天线II中有两个匹配较差的谐振模式。第一个谐振模式发生在~2.9GHz。图6A和图6B示出在介质谐振器元件内部的仿真的谐振电场和磁场。如图6A所示,电场大体形成了一个环,但在底部因为贴片的原因稍微有些变形。如图6B所示,磁场主要沿y方向分布。这些结果表明在~2.9GHz处的第一谐振模式是基模模式。另一方面,在图5中发现的第二谐振模式是高阶模式。此模式不会影响所需的等效磁偶极子模式。
图7A至图7D分别示出了天线I和天线II的仿真辐射方向图。如图7A至图7D所示,天线I和天线II的辐射方向图分别类似于z方向的电偶极子和y方向的磁偶极子的辐射方向图。因此,通过将它们组合可以获得单边定向辐射方向图。
为了展示本发明的上述实施例,设计、制造并测试覆盖3.5-GHz LTE频带的单边定向介质谐振器天线800。图8示出了介质谐振器天线800的原型的照片。这个单边定向介质谐振器天线800由ANSYS HFSS软件设计并且通过使用ECCOSTOCK HiK介质材料制造。介质谐振器天线800具有εr=10、a=29mm、d=19.5mm、l=11.5mm、w=7mm、rp=0.45mm和lp=8.3mm的参数,损耗角正切小于0.002。
在图8的天线800中,接地平面804(贴片)是由一片导电铜贴纸制造。半刚性同轴电缆808连接到接地平面804(贴片),其内部导体(探针)插入到介质谐振器元件802的中心,并且外部导体连接到贴片804(接地面)。在同轴电缆808外导体上增加了扼流圈,以抑制来自电缆的杂散辐射。在其他实施例中,可以将接地平面804(贴片)印刷在介质基板上,以增强天线的机械稳定性。在这种情况下,有必要重新优化天线设计以获得所需的单边定向辐射。
为了获得介质谐振器天线800的各种性能参数,对天线800进行了测试。在实验中,使用HP8510C网络分析仪测量反射系数,而测量辐射方向图、天线增益和天线效率则用Satimo Starlab系统。
图9示出了介质谐振器天线样本的仿真和测量的反射系数。如图9所示,测得的10-dB阻抗带宽(|S11|<-10dB)为28.5%(2.86-3.81GHz),与仿真结果27.0%(2.82-3.70GHz)吻合很好。这很小的偏差可能是由实验不完善和容差导致。尽管此时包含了探针,但从天线II发现的介质谐振器的模式仍保持在大约2.9GHz。在这个例子中这是合理的,因为探针位于介质谐振器元件802的中心部分,该区域模式的电场很弱。换句话说,探针和模式之间的耦合非常小以至于探针基本没有影响。然而,在这个例子中,由于贴片的加载效应,探针频率为3.5GHz,低于天线I中发现的3.9GHz。
介质谐振器天线在3.55GHz时发现具有良好的单边定向辐射特性。在这个频率下,模式和探针模式两者都不是最佳的-前者不是在其谐振频率(2.9GHz)工作,而后者则受到贴片的严重加载影响。尽管如此,只要满足如上所述的ηleIe=lmIm=l1和δ=180°条件,就可以获得单边定向辐射。这样获得的单边定向辐射将不是理想的(例如,有限的前后比),因为在该频率下,模式(磁偶极子)和探针模式(电偶极子)都不是纯正的。
图10A和图10B示出了在3.55GHz处的测量和仿真的辐射方向图。如图10A和图10B所示,E平面和H平面方向图都是单边定向的。在+x方向(θ=90°,)辐射最强且具有高达约25dB的前后比。两个平面的主极化场在主方向(+x)上比其对应的交叉极化场的强度高30dB以上。我们也研究了其他频率的辐射方向图(未示出),发现在整个LTE通带内方向图非常稳定。图10C和图10D示出天线的3-D辐射方向图。如图所示,正如预期的那样,+x方向的辐射功率比-x方向的辐射功率强得多。
图11示出了单边定向介质谐振器天线的测量和仿真的天线增益。如图11所示,测量结果和仿真结果吻合较好。由于实际天线中介质损耗等因素,测量的增益略低于仿真结果。从图11可以看出,在LTE频带内,测量的增益在4.43dBi和4.94dBi之间变化。
图12示出了介质谐振器天线的测量和仿真的前后比。如图12所示,测量和仿真的前后比的最大值均为~25dB,测得的15dB前后比带宽为10.9%(3.39-3.78GHz)。LTE频段内测量和仿真的前后比均高于15dB,这再次验证该介质谐振器天线具有良好的单边定向辐射性能。我们还测量了介质谐振器天线的效率,发现在LTE频带内,效率在82%和93%之间变化。
在表I中,对本实施例的单边定向介质谐振器天线与L.Guo、K.W.Leung和Y.M.Pan的“Compact unidirectional ring dielectric resonator antennas with lateralradiation”(IEEE Trans.Antennas Propag,63册,书号:12,5334–5342页,2015年12月)中的先前设计做了全面比较。如表中所示,该介质谐振器天线具有更简单的馈电方案和更紧凑的结构,而其带宽与以前的设计差不多。与在先前设计中使用高阶介质谐振器模式(HEM11δ+1、HEM11δ+2)不同,本实施例的介质谐振器天线使用基模TE111模式。由于基模在视轴方向(θ=0°)周围具有较小的辐射功率密度,因此在所需的侧向方向上天线增益增加了~1dB。
表I:当前单边定向介质谐振器天线与先前设计的比较
*可使用带宽定义为10dB阻抗通带与15dB前后比通带之间的重叠带宽。
为了表征该单向介质谐振器天线,进行了参数研究。首先研究了介质谐振器尺寸的影响。图13A示出了d=16.5mm、19.5mm和22.5mm的仿真反射系数。如图13A所示,增加介质谐振器的尺寸会降低谐振频率。图13B和图13C分别示出了相应的仿真天线增益和前后比。如图13B和图13C所示,当d增加时,峰值增益的频率和前后比频率下降。这一变化趋势与反射系数的趋势一致。通过比较图13A和图13B,可以发现天线增益随着阻抗匹配的改善而增加。然而,前后比(图13C)却随着匹配的改善而降低。这并不奇怪,因为前后比主要取决于磁偶极子和电偶极子的相对幅度和相位,而不是阻抗匹配。介质谐振器边长a的影响与上述结果类似(未显示)。
接着研究探针长度lp的影响。发现峰值增益和前后比的频率随着lp的增加而减小,表明可以通过改变lp来调谐天线的工作频率。还发现,在3.25-3.89GHz的频率范围内可以同时获得良好的前后比和阻抗匹配。当lp从10mm减小到6mm,天线带宽在~2.7%和9.6%之间变化。
还研究了贴片长度l和宽度w的影响。发现它们可以用来调整天线的阻抗匹配和前后比,其中l的影响比w的影响强得多。
在本发明的一个实施例中,通过改变接地片的夹角或指向,可以在方位面中调控天线的波束。图14示出了具有夹角α(与图2中的夹角相比)的接地贴片1404的介质谐振器天线。除了接地贴片1404的夹角之外,介质谐振器天线1400的结构与图2的介质谐振器天线200相同。对α=0°、45°和90°的三种情况进行了研究。
图15A至图15C分别示出了仿真的反射系数和辐射图。如图15A所示,由于结构的对称性,α=0°、90°的结果是相同的。也可以观察到α=45°的反射系数与α=0°、90°的反射系数非常相似。这是很好的性能,因为可以自由地进行转向,而大体不影响匹配。参考图15B和图15C,水平辐射方向图随α增大而旋转,但垂直辐射方向图大体保持不变。应该注意的是,最大辐射方向总是与接地贴片相反,即当夹角为α时,最大辐射将在处发生。而且,在转向过程中方向图大体保持心形形状。
图16A示出了仿真最大增益及其对应频率随α变化的情况。如图16A所示,由于结构的对称性,增益和频率都关于α=45°对称。随着α从0°增加到45°,最大增益从5.12dBi增加到5.33dBi而对应频率从3.47GHz增加到3.52GHz。图16B示出了仿真最大前后比及其对应频率随α的变化。再次可以看到,随着α的改变变化很小。所有这些结果表明,在进行转向时可以保持稳定的心形辐射方向图。
本发明的上述实施例提供了一种简单的、矩形的单边定向辐射介质谐振器天线,其具有馈电探针和小接地贴片。在所示实施例中,介质谐振器元件工作在基模TE111模式,以提供等效的磁偶极子。该磁偶极子与馈电探针的电单极子结合,以提供单边定向的心形辐射方向图。上述实施例中的单边定向介质谐振器天线具有小的接地平面,因此是紧凑的。天线可以简单地由SMA连接器的内导体馈电,而不需要复杂的馈电网络。天线主要由介质制成,所以即使在毫米波频率下,损耗也可以很小从而可以提供很高的辐射效率。通过合理选择本发明的单向介质谐振器天线的介电常数,可以获得适用于不同应用的不同带宽。上述实施例的介质谐振器天线的单边定向辐射方向图可以通过改变接地贴片的夹角或指向来实现在不同的水平方向上转向,而对阻抗匹配没有显著影响。
本领域技术人员应该理解,在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围下,可以对具体实施方式中所示的本发明进行多种变化和/或修改。例如,介质谐振器元件可以是任何形状,不一定是立方体。接地平面可以是任何形状和形式。探针可以是任何形状和形式,例如锥形探针、倒锥形探针和阶梯式圆柱形探针。任何其他介质谐振器模式都可以用来提供等效磁性偶极子,不一定是基模TE111模式。介质谐振器元件的介电常数εr可以是任何值。因此,本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (23)
1.一种介质谐振器天线,包括:
介质谐振器元件;
接地平面,其与所述介质谐振器元件连接,可用于产生第一电磁辐射;以及
导电馈电装置,其可用于产生第二电磁辐射;
其中,在工作时,同时产生的所述第一电磁辐射和所述第二电磁辐射相互叠加提供单边定向电磁辐射。
2.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述第一电磁辐射指向第一方向,并且所述第二电磁辐射指向大体垂直于所述第一方向的第二方向。
3.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述第一电磁辐射包括磁偶极子辐射。
4.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面被用于激励介质谐振器模式,以产生所述第一电磁辐射。
5.根据权利要求4所述的介质谐振器天线,其中介质谐振器模式是TE111模式。
6.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面是贴片的形式。
7.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面被设置在介质基板上。
8.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面相对于所述介质谐振器元件的夹角或指向是可调节的。
9.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面的面积小于所述介质谐振器元件面积的50%。
10.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述接地平面的面积小于所述介质谐振器元件面积的20%。
11.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述第二电磁辐射包括电偶极子辐射。
12.根据权利要求1所述的介质谐振器天线,其中所述导电馈电装置被容纳在所述介质谐振器元件中。
13.根据权利要求12所述的介质谐振器天线,其中所述导电馈电装置被放置在所述介质谐振器元件的中心。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的介质谐振器天线,其中所述导电馈电装置包括馈电探针。
15.根据权利要求14所述的介质谐振器天线,其中所述馈电探针包括以下中的任何一个:圆柱形探针、圆锥形探针、倒圆锥形探针和阶梯式圆柱形探针。
16.根据权利要求14所述的介质谐振器天线,其中所述馈电探针是电缆的内导体。
17.根据权利要求16所述的介质谐振器天线,其中所述电缆还包括与所述接地平面相连接的外导体,并且所述内导体和所述外导体是同轴的。
18.根据权利要求1至13中任一项所述的介质谐振器天线,其中,所述介质谐振器元件包括立方体介质块,所述立方体介质块限定了至少可部分容纳所述导电馈电装置的空间。
19.根据权利要求1至13中任一项所述的介质谐振器天线,其中所述导电馈电装置大体垂直于所述介质谐振器元件的一个面。
20.根据权利要求1至13中任一项所述的介质谐振器天线,其中所述导电馈电装置大体垂直于所述接地平面。
21.根据权利要求1至13中任一项所述的介质谐振器天线,其中所述介质谐振器天线被设置工作在LTE频带处。
22.一种介质谐振器天线阵列,包括一个或多个根据权利要求1至21中任一项所述的介质谐振器天线。
23.一种无线通信系统,包括一个或多个根据权利要求1至21中任一项所述的介质谐振器天线。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111600117A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-28 | 中天宽带技术有限公司 | 介质谐振器天线 |
CN111613871A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-01 | 华东交通大学 | 一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线 |
CN112751210A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 | 天线组件、天线装置和通讯终端 |
CN112928477A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 电子科技大学 | 一种基于方向图叠加的宽波束多介质复合谐振器天线 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10476164B2 (en) * | 2015-10-28 | 2019-11-12 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
US11367959B2 (en) | 2015-10-28 | 2022-06-21 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
US10374315B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-08-06 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
US11876295B2 (en) | 2017-05-02 | 2024-01-16 | Rogers Corporation | Electromagnetic reflector for use in a dielectric resonator antenna system |
US11283189B2 (en) | 2017-05-02 | 2022-03-22 | Rogers Corporation | Connected dielectric resonator antenna array and method of making the same |
WO2018226657A1 (en) | 2017-06-07 | 2018-12-13 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna system |
US10892544B2 (en) | 2018-01-15 | 2021-01-12 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
US11616302B2 (en) | 2018-01-15 | 2023-03-28 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
US10910722B2 (en) | 2018-01-15 | 2021-02-02 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna having first and second dielectric portions |
US10680338B2 (en) * | 2018-01-19 | 2020-06-09 | City University Of Hong Kong | Dielectric resonator antenna |
US11552390B2 (en) | 2018-09-11 | 2023-01-10 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna system |
US11031697B2 (en) | 2018-11-29 | 2021-06-08 | Rogers Corporation | Electromagnetic device |
WO2020117489A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-11 | Rogers Corporation | Dielectric electromagnetic structure and method of making the same |
US11482790B2 (en) | 2020-04-08 | 2022-10-25 | Rogers Corporation | Dielectric lens and electromagnetic device with same |
CN113991308B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-06-20 | 中天通信技术有限公司 | 一种高增益宽带电磁偶极子介质天线 |
CN113991292B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-06-20 | 南通大学 | 一种十字形的高增益宽带介质双极化电磁偶极子天线 |
CN114374078B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-08-01 | 南通大学 | 一种具备端射波束扫描功能的方向图可重构天线 |
CN114976652B (zh) * | 2022-04-26 | 2024-03-19 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 超宽带介质谐振器天线、天线模组及电子设备 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147446A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Compact dielectric resonator antenna |
US20170040700A1 (en) * | 2015-08-03 | 2017-02-09 | City University Of Hong Kong | Antenna |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6198450B1 (en) | 1995-06-20 | 2001-03-06 | Naoki Adachi | Dielectric resonator antenna for a mobile communication |
DE19858790A1 (de) | 1998-12-18 | 2000-06-21 | Philips Corp Intellectual Pty | Dielektrische Resonatorantenne |
US6452565B1 (en) | 1999-10-29 | 2002-09-17 | Antenova Limited | Steerable-beam multiple-feed dielectric resonator antenna |
US6466178B1 (en) | 2000-08-31 | 2002-10-15 | Thomson Licensing S.A. | Small-size unidirectional antenna |
US6801164B2 (en) * | 2001-08-27 | 2004-10-05 | Motorola, Inc. | Broad band and multi-band antennas |
GB2396746B (en) * | 2002-12-07 | 2006-05-24 | Zhipeng Wu | Broadband miniaturised dielectric resonator antennas |
CA2435830A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-01-22 | Communications Research Centre Canada | Ultra wideband antenna |
US7843389B2 (en) | 2006-03-10 | 2010-11-30 | City University Of Hong Kong | Complementary wideband antenna |
TWI345336B (en) * | 2007-10-23 | 2011-07-11 | Univ Nat Taiwan | Dielectric resonator antenna |
US8410982B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-04-02 | City University Of Hong Kong | Unidirectional antenna comprising a dipole and a loop |
US7999749B2 (en) | 2008-10-23 | 2011-08-16 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Antenna assembly |
US8928544B2 (en) * | 2011-02-21 | 2015-01-06 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence | Wideband circularly polarized hybrid dielectric resonator antenna |
US10374315B2 (en) * | 2015-10-28 | 2019-08-06 | Rogers Corporation | Broadband multiple layer dielectric resonator antenna and method of making the same |
US10355361B2 (en) * | 2015-10-28 | 2019-07-16 | Rogers Corporation | Dielectric resonator antenna and method of making the same |
US11283189B2 (en) * | 2017-05-02 | 2022-03-22 | Rogers Corporation | Connected dielectric resonator antenna array and method of making the same |
-
2018
- 2018-01-08 US US15/864,288 patent/US10965032B2/en active Active
- 2018-10-29 CN CN201811269128.2A patent/CN110021823A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147446A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Compact dielectric resonator antenna |
US20170040700A1 (en) * | 2015-08-03 | 2017-02-09 | City University Of Hong Kong | Antenna |
CN106410379A (zh) * | 2015-08-03 | 2017-02-15 | 香港城市大学 | 一种天线 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Y. M. PAN等: "Compact Laterally Radiating Dielectric Resonator Antenna With Small Ground Plane", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111600117A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-28 | 中天宽带技术有限公司 | 介质谐振器天线 |
CN111600117B (zh) * | 2020-05-12 | 2023-05-02 | 中天宽带技术有限公司 | 介质谐振器天线 |
CN111613871A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-01 | 华东交通大学 | 一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线 |
CN111613871B (zh) * | 2020-07-06 | 2021-06-15 | 华东交通大学 | 一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线 |
CN112751210A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 | 天线组件、天线装置和通讯终端 |
CN112928477A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 电子科技大学 | 一种基于方向图叠加的宽波束多介质复合谐振器天线 |
CN112928477B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-05-03 | 电子科技大学 | 一种基于方向图叠加的宽波束多介质复合谐振器天线 |
Also Published As
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