CN112271438A - 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线 - Google Patents

一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线 Download PDF

Info

Publication number
CN112271438A
CN112271438A CN202011142692.5A CN202011142692A CN112271438A CN 112271438 A CN112271438 A CN 112271438A CN 202011142692 A CN202011142692 A CN 202011142692A CN 112271438 A CN112271438 A CN 112271438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric resonator
circularly polarized
slot
resonator antenna
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011142692.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112271438B (zh
Inventor
方晓生
翁凌鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shantou University
Original Assignee
Shantou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shantou University filed Critical Shantou University
Priority to CN202011142692.5A priority Critical patent/CN112271438B/zh
Publication of CN112271438A publication Critical patent/CN112271438A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112271438B publication Critical patent/CN112271438B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其具有介质基板和介质谐振器元件。介质基板，具有接地平面；介质谐振器元件，布置在所述接地平面上。所述介质谐振器天线进一步包括导电馈电组件和辐射布置，导电馈电组件可操作以激励一个或多个介质谐振器模式以产生第一圆极化电磁场；辐射布置可操作以产生与所述第一圆极化电磁场互补的第二圆极化电磁场。所述第一和第二圆极化电磁场在组合时被布置成全向的圆极化电磁场。本发明的目的在于提供一种全向的圆极化介质谐振器天线，无需寄生物，同时免去了在介质谐振器元件上打孔，轴比带宽约为8%。

Description

一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线
技术领域
本发明涉及一种介质谐振器天线，尤其涉及一种利用四条矩形槽来激励全向模式的圆极化介质谐振器天线。
背景技术
目前，介质谐振器天线在天线领域中得到了广泛的研究与学习，它具有体积小、成本低、易于激发等优点。而对于室内通信而言，全向天线是较为可取的，因为它可以覆盖更大的范围。因此，人们在全向介质谐振器天线上付出了大量的努力。另一方面，圆极化天线是非常受欢迎的，因为它允许发射机和接收机的摆放方向更加灵活，还可以抑制多径干扰。
要激发一个圆极化介质谐振器天线，最常见的方法是使用轴向探针馈电。然而，这种方法需要在易碎的介质谐振器上钻孔以容纳探头，增加了介质谐振器天线的制造难度。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，无需任何寄生物，免除了在易碎介质谐振器上打孔的复杂工艺。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，包括：接地平面；介质基板，布置于所述接地平面下；介质谐振器元件，具圆柱形主体，且布置在所述接地平面上；导电馈电组件，包括馈电网络和矩形槽，所述矩形槽由所述接地平面的覆铜蚀刻而成，所述馈电网络设置在所述介质基板的下侧，为所述介质谐振器元件提供四个相同功率和相位的信号。
进一步地，所述馈电网络为四路威尔金森功分器。
进一步地，所述矩形槽为四条，且围绕所述介质谐振器元件中心设置。
进一步地，四条所述矩形槽布置为中心对称结构。
进一步地，四条所述矩形槽两之间为垂直关系。
进一步地，所述导电馈电组件激励所述介质谐振器元件的第一介质谐振器模式和/或第二介质谐振器模式。
进一步地，所述第一介质谐振器模式为TM01δ模式。
进一步地，所述第二介质谐振器模式为TE011+δ模式。
进一步地，所述介质谐振器元件为K9玻璃圆柱形主体。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明无需引入斜槽、贴片、平面扼流圈或短路引脚，即可实现全向的圆极化介质谐振器天线，使得设计变得非常简单。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的介质谐振器天线的侧视图；
图2是图1的介质谐振器天线的俯视图，包括介质谐振器元件，接地平面和矩形槽；
图3是图1的介质谐振器天线的介质基板上的馈电网络的平面图；
图4是图1的介质谐振器天线的模拟和实验的反射系数(dB)的图；
图5是图1的介质谐振器天线的模拟和实验的轴比(dB)的图；
图6是示出在5.8GHz，图1的介质谐振器天线中的E面（x-z）平面和theta=45°平面中的模拟和实验的辐射方向图；
图7是图1的介质谐振器天线的模拟和实验的增益的图。
附图标记：
100：天线；102：介质基板；104：介质谐振器元件；106：接地平面；108：矩形槽；112：馈电网络；114：馈电端口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1~图3所示，本发明实施例的一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线是一个槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，提供了8%的轴比带宽，包括了一侧的接地平面106、介质基板102、矩形槽108、馈电网络112和设置在接地平面106上的介质谐振器元件104。
介质基板102上侧为接地平面106，馈电网络112设置于介质基板102的下侧，在本实施方式中，介质谐振器元件104为K9玻璃圆柱形主体。
导电馈电组件为介质谐振器元件提供四个相同功率和相位的信号，可操作以激励一个或多个介质谐振器模式以产生第一圆极化电磁场；辐射布置可操作以产生与所述第一圆极化电磁场互补的第二圆极化电磁场。所述第一和第二圆极化电磁场在组合时被布置成全向的圆极化电磁场。
导电馈电组件包括馈电网络112和矩形槽108。
馈电网络112被设置在所述介质基板的下侧，其为四路威尔金森功分器，其三个圆弧线处为λ/4阻抗匹配线。从馈电端口114进行馈电，四条末尾处的馈线可以产生四组相同功率和相位的信号，用于实现从四个对称的方向激励所述介质谐振器元件，以产生全向的辐射模式。
矩形槽108被设置在所述介质基板的上侧，由所述接地平面的覆铜蚀刻而成。其为四条。围绕所述介质谐振器元件中心设置，被设置为激励介质谐振器天线的第一和第二介质谐振器模式。
第一介质谐振器模式为TM01δ模式；第二介质谐振器模式为TE011+δ模式。
四条矩形槽108布置为中心对称结构，与水平方向夹角为30°~60°，优选为45°，即形成两两垂直的关系。矩形槽的中心与介质谐振器元件104的平面中心点的距离为1/4介质谐振器元件104的直径。
在一个实例中，介质谐振器元件104的介电常数
Figure 857185DEST_PATH_IMAGE001
为6.85，介质基板102的介电常数
Figure 699239DEST_PATH_IMAGE002
为2.94,其具体的尺寸如下：
在图1中，：介质谐振器元件104的高度122=6.5mm；介质基板102的高度132=0.762mm；在图2中：介质谐振器元件104的直径120=40mm；介质基板102的直径130=130mm；矩形槽108的宽度134=2.2mm；矩形槽108的长度136=19mm；矩形槽108的中心与介质谐振器元件104的平面中心点的距离138=9mm；矩形槽108的水平夹角139=45°；在图3中：馈电网络112的馈线宽度140=1.94mm；馈线末端到所述介质基板中心的距离142=3.3mm，馈电网络112的三个圆弧线处线宽144=1.08mm。
图4示出了所提出的全向圆柱形介质谐振器天线的模拟反射系数和实验反 射系数。如图2所示，得到的实验值与模拟值具有合理的一致性。图5示出了 所提出的全向圆柱形介质谐振器天线的模拟轴比和实验轴比，观察轴比的方向 为theta＝45°和phi＝0°。与预期相同，介质谐振器天线100的TM01δ和TE011+δ模 式相互正交，形成一个3dB轴比带宽为8％(5.62－6.09GHz)的全向圆极化介质谐 振器天线。
图6示出了所述的全向圆柱形介质谐振器天线在频率5.8GHz的模拟和实验的辐射方向图。从图中可以看出，天线具有全向辐射。在theta=45°方向上，左旋极化场比右旋极化场弱18dB以上。
图7示出了所述的全向圆柱形介质谐振器天线的模拟和实验的天线增益，观察方向为theta=45o和phi=0o。由图可知，峰值增益达到了5.6dBic(5.9GHz)。
本发明的上述实施方式提供了一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线。有利的是，本发明中使用四条矩形槽来激励圆极化介质谐振器的全向模式，无需寄生物，同时免去了在介质谐振器元件上打孔，与现在的工作相比，这是一个新的发明。
本发明已经在这里详细介绍和描绘了，习之技术人员为达到同样的目的可以设计可替代的方案。例如，辐射方向图携带的信息本质上也可以是数字或模拟的。所以，覆盖所有这些替代方案的权利要求书意在落入本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，包括：
接地平面；
介质基板，布置于所述接地平面下；
介质谐振器元件，具圆柱形主体，且布置在所述接地平面上；
导电馈电组件，包括馈电网络和矩形槽，所述矩形槽由所述接地平面的覆铜蚀刻而成，所述馈电网络设置在所述介质基板的下侧，为所述介质谐振器元件提供四个相同功率和相位的信号。
2.根据权利要求1所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述馈电网络为四路威尔金森功分器。
3.根据权利要求1所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述矩形槽为四条，且围绕所述介质谐振器元件中心设置。
4.根据权利要求3所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，四条所述矩形槽布置为中心对称结构。
5.根据权利要求4所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，四条所述矩形槽两之间为垂直关系。
6.根据权利要求5所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述导电馈电组件激励所述介质谐振器元件的第一介质谐振器模式和/或第二介质谐振器模式。
7.根据权利要求6所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述第一介质谐振器模式为TM01δ模式。
8.根据权利要求7所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述第二介质谐振器模式为TE011+δ模式。
9.根据权利要求1-8任一项所述的槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器元件为K9玻璃圆柱形主体。
CN202011142692.5A 2020-10-23 2020-10-23 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线 Active CN112271438B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011142692.5A CN112271438B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011142692.5A CN112271438B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112271438A true CN112271438A (zh) 2021-01-26
CN112271438B CN112271438B (zh) 2022-12-06

Family

ID=74341848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011142692.5A Active CN112271438B (zh) 2020-10-23 2020-10-23 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112271438B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115458945A (zh) * 2022-10-31 2022-12-09 汕头大学 一种槽激励的极化和方向图分集介质谐振器天线

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545602A (zh) * 2013-10-14 2014-01-29 上海大学 Ku波段圆极化介质谐振器天线
CN106099333A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 华南理工大学 双极化介质谐振器天线单元及基站天线
US20170271772A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Vahid Miraftab Multi-band single feed dielectric resonator antenna (dra) array
KR20180012157A (ko) * 2016-07-26 2018-02-05 성균관대학교산학협력단 광대역 원형편파 안테나
CN109004346A (zh) * 2018-08-01 2018-12-14 哈尔滨工业大学 一种带共形贴片的极化可重构介质谐振天线
CN109193125A (zh) * 2018-08-01 2019-01-11 南通大学 单馈圆极化介质谐振器天线
CN110061346A (zh) * 2018-01-19 2019-07-26 香港城市大学 介质谐振器天线
CN110350307A (zh) * 2019-07-12 2019-10-18 合肥工业大学 一种顺序相馈圆极化的介质谐振天线阵列
CN110429384A (zh) * 2019-07-30 2019-11-08 哈尔滨工业大学 一种极化分集介质谐振天线

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545602A (zh) * 2013-10-14 2014-01-29 上海大学 Ku波段圆极化介质谐振器天线
US20170271772A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Vahid Miraftab Multi-band single feed dielectric resonator antenna (dra) array
KR20180012157A (ko) * 2016-07-26 2018-02-05 성균관대학교산학협력단 광대역 원형편파 안테나
CN106099333A (zh) * 2016-07-28 2016-11-09 华南理工大学 双极化介质谐振器天线单元及基站天线
CN110061346A (zh) * 2018-01-19 2019-07-26 香港城市大学 介质谐振器天线
CN109004346A (zh) * 2018-08-01 2018-12-14 哈尔滨工业大学 一种带共形贴片的极化可重构介质谐振天线
CN109193125A (zh) * 2018-08-01 2019-01-11 南通大学 单馈圆极化介质谐振器天线
CN110350307A (zh) * 2019-07-12 2019-10-18 合肥工业大学 一种顺序相馈圆极化的介质谐振天线阵列
CN110429384A (zh) * 2019-07-30 2019-11-08 哈尔滨工业大学 一种极化分集介质谐振天线

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FANG XIAOSHENG; CHEN SHUANGMING; WENG LINGPENG: "《On a dualband rectangular dielectric resonator antenna for WLAN applications》", 《F2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTATIONAL ELECTROMAGNETICS (ICCEM)》 *
XIAO SHENG FANG; KWOK WA LEUNG: "《Design of Wideband Omnidirectional Two-Layer Transparent Hemispherical Dielectric Resonator Antenna》", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION ( VOLUME: 62, ISSUE: 10, OCTOBER 2014)》 *
杨文君: "《一种新型缝隙耦合宽带圆极化介质谐振天线》", 《信息工程大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115458945A (zh) * 2022-10-31 2022-12-09 汕头大学 一种槽激励的极化和方向图分集介质谐振器天线
CN115458945B (zh) * 2022-10-31 2023-02-28 汕头大学 一种槽激励的极化和方向图分集介质谐振器天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN112271438B (zh) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10833417B2 (en) Filtering dielectric resonator antennas including a loop feed structure for implementing radiation cancellation
US7034765B2 (en) Compact multiple-band antenna arrangement
US20060232474A1 (en) Antenna system
CN110224219B (zh) 一种圆极化基片集成腔天线
EP1897171B1 (en) A resonant, dual-polarized patch antenna
CN110676589B (zh) 一种基于高次模的高增益差分双极化介质贴片天线
US20190214728A1 (en) Antenna structures and associated methods for construction and use
CN110112562B (zh) 一种小型宽带差分激励双模双极化基站天线
KR102007837B1 (ko) 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나
US6424299B1 (en) Dual hybrid-fed patch element for dual band circular polarization radiation
Xie et al. A wideband dual-polarized aperture-coupled antenna embedded in a small metal cavity
CN112271438B (zh) 一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线
CN209641833U (zh) 四频双极化天线及无线通信设备
JP2007142876A (ja) 偏波共用パッチアンテナ
Pradeep et al. Design and analysis of a circularly polarized omnidirectional slotted patch antenna at 2.4 GHz
CN211530177U (zh) 一种加载短路过孔的宽频带贴片天线
US10804609B1 (en) Circular polarization antenna array
CN109841951B (zh) 单馈电轴比带宽增强圆极化微带天线
Agrawal et al. A dual-band substrate integrated waveguide based dual linearly polarized antenna with high isolation
KR101862753B1 (ko) 다중대역 적층 마이크로 스트립 패치안테나
WO2006036116A1 (en) Ring antenna
CN109713441B (zh) 一种天线单元及阵列天线
CN216750286U (zh) 小型化圆极化天线
CN115566420B (zh) 一种全向圆极化的倒f天线
CN215896693U (zh) 介质谐振器全向天线及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant