CN112164865A - 一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，包括圆形介质谐振器块、单层天线介质基片、网球拍形状金属面、圆弧带状金属面和位于天线介质基片背面接地的山字形金属面；所述圆形介质谐振器块黏贴在天线介质基片正面的上方；所述网球拍形状金属面和圆弧状金属面位于天线介质基片正面，网球拍形状金属面包括直条状微带线和带渐变过渡连接的圆环形微带线，圆弧状金属面靠近环形微带线；所述山字形金属面位于天线介质基片背面，左右两边为对称的变形尖角形金属臂，中间为直条状微带线。本发明中的天线体积小、结构简单，能实现准全向辐射，可与平面电路集成。

Description

一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线
技术领域
本发明属于天线领域，具体涉及一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线。
背景技术
介质谐振器天线自二十世纪80年代初被提出以来，相关技术飞速进步,出现了各种各样的介质谐振器天线。由于通信领域有各种频率标准同时存在，常规单频段介质谐振器天线，不能满足某些多频段通信应用领域的要求。随着多功能性智能设备的发展，多频或双频介质谐振器天线成为了研究热点。常见的介质谐振器双频带实现方法是：通过给两个不同的介质谐振器馈电来激励介质谐振器，让每个介质谐振器产生一个频带从而产生双频辐射。该方法常常要将两层不同介电常数的介质块堆叠，增大天线剖面高度和天线复杂程度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，以解决现有技术中存在的天线剖面高度增大和天线复杂程度增大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，包括单层天线介质基片；所述单层天线介质基片的正面设置有网球拍形状金属面和圆弧带状金属面；所述网球拍形状金属面的底部位于单层天线介质基片的底部边沿处；所述述圆弧带状金属面设置在网球拍形状金属面的上方且不相连；所述网球拍形状金属面为空心圆结构；所述网球拍形状金属面的上面设置有圆形介质谐振器块；所述圆形介质谐振器块的中轴线与单层天线介质基片的中心轴重合；所述圆形介质谐振器块的上侧边缘与圆弧带状金属面重叠；所述圆形介质谐振器块覆盖网球拍形状金属面的空心圆部分；所述单层天线介质基片的背面设置有山字形金属面。
进一步的，所述网球拍形状金属面包括依次连接的直条状微带线、渐变过渡连接部分和圆环形微带线；所述圆弧状金属面位于圆环形微带线的上方。
进一步的，所述山字形金属面包括左右两边对称设置的变形尖角形金属臂和设置在中间的直条状微带线。
进一步的，所述山字形金属面的直条状微带线的长度为网球拍形状金属面的直条状微带线长度的3.1至3.5倍，且不超出网球拍形状金属面的中心圆形区域上方的内边沿。
进一步的，所述变形尖角形金属臂靠直条状微带线一侧为弧线山峰形状曲线，靠单层天线介质基片外沿的一侧为直线。
进一步的，所述圆形介质谐振器块的上侧边缘不超过圆弧带状金属面的最外侧边缘；所述圆形介质谐振器块的下侧边缘不超过网球拍形状金属面的渐变过渡连接部分。
所述圆形介质谐振器块是天线辐射主体，所述网球拍形状金属面的直条状微带线起到对介质谐振器进行馈电的作用，所述网球拍形状金属面带渐变过渡连接部分的圆环形微带线不仅参与馈电还参与天线辐射，所述山字形金属面不仅作为天线的接地面还参与天线辐射，山字形金属面一侧为弧线加山峰形状曲线起到延长电流路径、降低天线低频段工作频率的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）降低了常规双频介质谐振器天线的剖面高度，缩小常规双频介质谐振器天线的体积；（2）天线能够满足双频段通信的技术要求；（3）天线体积小、结构简单，便于和平面电路集成，能实现准全向辐射。
附图说明
图1为本发明的具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的正视图；
图2为本发明的具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的后视图；
图3为天线的反射系数S11参数的仿真结果；
图4为具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的1880MHz归一化辐射方向图；
图5为具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的2700MHz归一化辐射方向图。
附图标记：1-圆形介质谐振器块，2-单层天线介质基片，3-网球拍形状金属面，4-圆弧带状金属面，5-山字形金属面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示的具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，包括圆形介质谐振器块1、单层天线介质基片2、网球拍形状金属面3、圆弧带状金属面4和位于天线介质基片2背面接地的山字形金属面5；所述圆形介质谐振器块1黏贴在天线介质基片2正面的上方；所述网球拍形状金属面3和圆弧状金属面4位于天线介质基片2的正面且网球拍形状金属面3位于圆形介质谐振器块1的下面，网球拍形状金属面3的底部位于单层天线介质基片1的底部边沿处；圆弧带状金属面4设置在网球拍形状金属面3的上方且不相连；圆形介质谐振器块1的上侧边缘与圆弧带状金属面4重叠，网球拍形状金属面3为空心圆结构，圆形介质谐振器块1覆盖网球拍形状金属面3的空心圆部分。
网球拍形状金属面3包括直条状微带线和带渐变过渡连接部分的圆环形微带线，圆弧状金属面4靠近圆环形微带线；山字形金属面5位于天线介质基片2的背面，山字形金属面5包括左右两边为对称的变形尖角形金属臂和中间为直条状微带线。
具体的，所述圆形介质谐振器块1的中轴线与单层天线介质基片2的中心轴重合，其半径大小不超过圆弧带状金属面4最外侧边缘和网球拍形状金属面3的渐变过渡连接部分。所述网球拍形状金属面3中心圆形区域无金属，并和圆弧状金属面4之间有间距。所述山字形金属面5的中间直条状微带线长度约为网球拍形状金属面3的直条状微带线长度的3.1至3.5倍，并不超出网球拍形状金属面3中心圆形区域上方的内边沿。所述山字形金属面5左右两边对称的变形尖角形金属臂，靠中间直条状微带线的一侧为弧线加山峰形状曲线，靠介质基片外沿的一侧为直线。
在本发明的实施例中，当天线基板为厚度为0.6mm的Rogers RO4350基板（εr=3.66，tanδ=0.004）时，采用半径13mm、3mm的Al2_O3_ceramic陶瓷材料作为圆形介质谐振器块，应用仿真软件HFSS对该天线结构尺寸进行优化设计后，天线介质基片整体的长度和宽度分别为L1=36 mm、W1=32 mm。该天线各尺寸采用如下的参数：W2=5.8mm、W3=1.17 mm、W4=5.67mm、W5=10.0 mm、W6=5.0 mm、W7=8.95 mm、L2=5.0mm、L3=28.0 mm、L4=17.2mm、L5=21.5mm、S=0.6mm。网球拍形状金属面中心圆形区域半径10mm，圆弧带状金属面最内沿半径11.6 mm。
图3为得到的天线反射系数S11参数仿真结果。由图3可见，满足天线反射系数S11<-10dB（对应驻波比VSWR≤2）时，天线频率谐振点分别为1883/2703 MHz。表1列出了天线在各个频率谐振点的反射系数、天线效率、增益等参数。各谐振点增益为3.0 dBi（1883 MHz）、3.76 dBi（2703 MHz），能满足常规应用需求。
表1 天线的参数
频率 (MHz) S<sub>11</sub> (dB) 天线效率 增益(dBi)
1883 -20.0 96.8％ 3.0
2703 -25.1 97.6％ 3.76
图4至图5为各频点归一化辐射方向图，其中图4为具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的1880 MHz归一化辐射方向图；图5为具有山字形接地面的介质谐振器双频天线的2700 MHz归一化辐射方向图。各频点归一化辐射方向图显示该天线在方向性上能满足通讯要求，能实现准全向辐射，可以用于通信领域。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：包括单层天线介质基片；所述单层天线介质基片的正面设置有网球拍形状金属面和圆弧带状金属面；所述网球拍形状金属面的底部位于单层天线介质基片的底部边沿处；所述圆弧带状金属面设置在网球拍形状金属面的上方且不相连；所述网球拍形状金属面为空心圆结构；所述网球拍形状金属面的上面设置有圆形介质谐振器块；所述圆形介质谐振器块的中轴线与单层天线介质基片的中心轴重合；所述圆形介质谐振器块的上侧边缘与圆弧带状金属面重叠；所述圆形介质谐振器块覆盖网球拍形状金属面的空心圆部分；所述单层天线介质基片的背面设置有山字形金属面。
2.根据权利要求1所述的一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：所述网球拍形状金属面包括依次连接的直条状微带线、渐变过渡连接部分和圆环形微带线；所述圆弧状金属面位于圆环形微带线的上方。
3.根据权利要求2所述的一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：所述山字形金属面包括左右两边对称设置的变形尖角形金属臂和设置在中间的直条状微带线。
4.根据权利要求3所述的一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：所述山字形金属面的直条状微带线的长度为网球拍形状金属面的直条状微带线长度的3.1至3.5倍，且不超出网球拍形状金属面的中心圆形区域上方的内边沿。
5.根据权利要求3所述的一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：所述变形尖角形金属臂靠直条状微带线一侧为弧线山峰形状曲线，靠单层天线介质基片外沿的一侧为直线。
6.根据权利要求2所述的一种具有山字形接地面的介质谐振器双频天线，其特征在于：所述圆形介质谐振器块的上侧边缘不超过圆弧带状金属面的最外侧边缘；所述圆形介质谐振器块的下侧边缘不超过网球拍形状金属面的渐变过渡连接部分。
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