CN1263196C - 圆极化介质谐振器天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双频带介质谐振器天线包含：由介质材料形成的第一谐振器；由导电材料形成的第一地电位面，第一谐振器安装在第一地电位面上；由介质材料形成的第二谐振器；由导电材料形成的第二地电位面，第二谐振器安装在第二地电位面上，第一和第二地电位面位于同一平面内或相互平行，且相互分开预定距离；和第一和第二探针，每一组第一和第二探针电气耦合到一个谐振器，沿该谐振器的周边分开90度，并分别将一组第一和第二信号提供给该谐振器；其中，谐振器中的每一个以预定频带谐振，不同谐振器频带不同。本发明还提供具有介质谐振器天线的多频带天线。本发明的介质谐振器天线以低仰角高增益地工作，损耗低，用作人造卫星电话系统中的薄型天线。

Description

圆极化介质谐振器天线

技术领域

本发明一般涉及一种天线。本发明尤其涉及一种圆极化介质谐振器天线。更具体地说，本发明涉及一种薄型介质谐振器天线，该天线与人造卫星或蜂窝电话通信系统一起使用。

背景技术

近年来在诸如用于人造卫星和蜂窝通信系统中的移动和固定无线电话中的进展重申了适合于这些系统的天线的重要性。在为无线电话选择天线时通常考虑几个因素。这些因素中重要的几个是天线的尺寸、带宽和辐射图。

天线的辐射图案是在选择用于无线电话的天线中需要考虑的重要因素。在典型的应用中，无线电话的使用者需要能够与人造卫星或地面站(能够位于使用者的任何方向)通信。由此，连接到使用者的无线电话的天线较好地应当能够发送到和/或接收来自所有方向的信号。即，天线较好地应当具有全向辐射图案和宽仰角的波束宽度(最好是半球状)。

需要在选择用于无线电话的天线中予以考虑的另一个因素是天线的带宽。通常，无线电话以分开的频率发射和接收信号。例如，PCS电话在1.85-1.99GHz频带上工作，由此需要7.29％的带宽。蜂窝电话在824-894MHz的频带上工作，那需要8.14％的带宽。相应地，必需将用于无线电话的天线设计得满足所需的带宽。

目前，在各种类型用于人造卫星电话和其他无线电类型电话的天线中有单极天线、接线天线和螺旋形天线。但是，这些天线有诸如带宽有限以及尺寸大等几个缺点。还有，这些天线在更低的仰角(例如10度)的增益显著减小，这使它们在卫星电话中不符合需要。

在无线电话中表现得有吸引力的天线是介质谐振器天线。直到最近，介质谐振器天线已经广泛地应用于微波电路，诸如滤波器和振荡器。通常，由具有高介电常数的低损耗材料制成介质谐振器。

介质谐振器天线提供了一个优点，诸如尺寸小、辐射效率高和对于各种传输线的耦合方案简单等。可以通过选择介电常数(ε_r)以及谐振器的几何参数，在宽的范围控制它们的带宽。还可以将它们制成薄型，以使它们比标准的鞭状天线或杆状天线更加美观。薄型的天线和直杆状天线相比，还更不容易受到损坏。由此，介质谐振器天线具有显著潜力，用于人造卫星和蜂窝通信系统的移动或固定无线电话中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介质谐振器天线，该天线与人造卫星或蜂窝电话通信系统一起使用。

本发明针对一种介质谐振器天线，它具有由导电材料形成的地电位面。将由介质材料形成的谐振器安装到地电位面上。第一和第二探针相互分开，并电气耦合到谐振器，以分别将第一和第二信号提供给谐振器，并在天线中产生圆极化的辐射。较好地，谐振器基本上是圆柱形的，并具有穿透的中心轴开口。还有，较好地，第一和第二探针沿谐振器周边分开大约90度。

在另一个实施例中，本发明针对一种双频带介质谐振器天线，它具有由介质材料形成的第一谐振器。将第一谐振器安装在由导电材料形成的第一地电位面上。第二谐振器由介质材料形成，并安装在由导电材料形成的第二地电位面上。第一和第二地电位面位于同一平面或互相平行，且相互分开预定距离。每一组第一和第二探针电气耦合到一个谐振器，并沿该谐振器的周边隔开90度，将一组第一和第二信号分别提供给该谐振器。每一个谐振器以预定频带谐振，不同谐振器频带不同。支持件如此安装第一和第二地电位面，使它们分开预定距离，从而谐振器的中心轴基本上相互一致。

在另一个实施例中，本发明针对一种多频带天线。将第一天线部分调谐使得其以第一预定频带谐振。第一天线部分包括由导电材料形成的地电位面，由介质材料形成，并安装在地电位面上的介质谐振器，谐振器具有穿透的中心纵轴开口，还有第一和第二探针，它们相互分开，并且电气耦合到谐振器，以分别将第一和第二信号提供给谐振器，并在天线中产生回极化辐射。将第二天线部分调谐使得其以不同于第一频带的第二预定频带谐振。第二天线部分包括延伸的天线部件，延伸通过介质谐振器中的轴的开口，并与其电气绝缘。延伸的天线部件的纵轴与介质谐振器的轴一致。

在最后提到的实施例的变化中，本发明可以包括第三天线部分，将第三天线部分调谐使得其以不同于第一和第二频带的第三预定频带谐振。第三天线部分延伸通过介质谐振器中的轴开口，并与第一和第二天线部分电气绝缘。第三天线部分具有与第一和第二天线部分的纵轴一致的纵轴。

本发明的这种介质谐振器天线可装入车顶中而不显著改变顶部轮廓。类似地，可以将这种类型的天线安装到无线人造卫星电话通信系统远地的固定电话亭，这些应用需要天线以低仰角高增益地工作。本发明针对的这种类型的介质谐振器天线在10度仰角表现出-1.5dB增益，由此使它们对于用作人造卫星电话系统中的薄型天线具有吸引力。介质谐振器天线另一个值得注意的优点提供了显著低于比较用的四头螺旋天线的损耗，并且它容易制造。

下面参照附图，详细描述本发明的其他特点和优点，以及本发明的各种实施例的结构和工作。

附图说明

在附图中，类似的标号一般表示系统、功能上类似和/或结构上类似的元件。将其中首先出现元件的图由标号的最左位表示。

下面将参照附图描述本发明。

图1A和1B分别描述了根据本发明的一个实施例的介质谐振器天线的侧视图和顶视图；

图2A描述了包含两个并排连接的介质谐振器天线的天线组件；

图2B描述了包含两个垂直地连接的堆叠的介质谐振器天线的天线组件；

图2C示出图2B的堆叠天线组件的馈送探针的设置；

图3说明了盘状板，其大小能够放置在介质谐振器下方；

图4A说明了另一个实施例，它将交叉的偶极天线与介质谐振器结合；

图4B说明了另一个实施例，它将四头螺旋形天线和单极鞭状天线与介质谐振器天线结合；

图5说明了根据本发明构成，并在1.62GHz工作的介质谐振器天线的计算机模拟的天线方向性对仰角的特性曲线；和

图6说明了在1.62GHz工作的相同天线的计算机模拟的天线方向性对方位角的特性曲线。

具体实施方式

I.介质谐振器

作为天线元件，介质谐振器提供有吸引力的特点。这些特点包括它们的小尺寸、机械结构简单、高辐射效率，没有固有的导体损耗、相对大的带宽。对于几乎所有使用的传输线的简单的耦合方案，以及使用不同谐振器模式得到不同辐射图形的优点。

介质谐振器的尺寸与ε_r的平方根成反比，其中ε_r是谐振器的介电常数。结果，当介电常数增加时，介质谐振器的尺寸减小。因此，通过选择数值大的ε_r(ε_r的＝10-100)，可以使介质谐振器天线的尺寸(具体地说，即高度)非常小。

介质谐振器天线的带宽与(ε_r)^p成反比，其中p(p＞1)的值依赖于模式。结果，介质谐振器天线的带宽随着介电常数增加而减少。但是，必需注意，介电常数不是确定介质谐振器天线的带宽的唯一因素。影响介质谐振器的带宽的其他因素是其形状和尺寸(高度、长度、直径等)。

在介质谐振器天线中没有固有的导体损耗。这导致天线的高辐射效率。

可以通过计算标准化波数k_oa确定介质谐振器天线的谐振频率。波数k_oa是由关系k_oa＝2_πf_o/c给出的，其中凡是谐振频率，a是圆柱的半径，c是光在自由空间中的速度。但是，如果ε_r的值非常高，(ε_r＞100)，则对给出的介质谐振器的高宽比标准化的波数随着ε_r变化，

$k_{o}a\∝\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}---\left(1\right)$

对于大的ε_r值，可单值确定标准化波数的值(作为高宽比(H/2a)的函数)。但是，如果所使用的ε_r值不是非常高，则公式(1)不正确。如果ε_r的值不是非常高，则对每一个不同的ε_r值都需要计算。通过比较从每一个不同ε_r值的数字方法得到的结果，已经发现可将下面经验公式用作良好的近似值，用于描述标准化波数与ε_r的关系。

$k_{o}a\∝\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{r}X}}---\left(2\right)$

其中X由数字方法通过实验获得。

将介质谐振器天线的阻抗带宽定义为频带宽度，其中天线的电压驻波比(VSWR)小于特定的值S。VSWR是传输线中入射波和反射波的函数，而且它是现有技术中所使用的已知技术。天线的阻抗带宽(BWi)(在谐振频率上与传输线匹配)通过下面的关系与介质谐振器总无载Q回数(Qu)相关：

$\mathrm{BWi}=\frac{S-1}{\mathrm{Qu}\sqrt{S}}---\left(3\right)$

注意Q与存储的能量和损耗的能量的比值成比例，并且这是现有技术中使用的已知技术。对于介质谐振器，它相对于其辐射功率具有可以忽略的导体损耗，总的无载Q因数(Qu)通过下面的公式与辐射Q因数(Qrad)相关。

              Qu≈Qrad        (4)

需要数字的方法计算介质谐振器的辐射Q因数的值。对于给出的模式，辐射Q因数的值依赖谐振器的高宽比和介电常数。已经示出，对于非常高的介电系数的谐振器，Qrad随着ε_r改变如下：

              Qrad∝(ε_r)^p   (5)

其中，对于如磁偶极子辐射模式，电容率(p)＝1.5；对于如电偶极子辐射的模式，p＝2.5；对于如磁四极子辐射的模式，P＝2.5。

II.本发明

根据本发明，介质谐振器天线包含由介质材料形成的谐振器。将介质谐振器放置在由导电材料形成的接地平面上。将第一和第二探针或导电引线电气连接到介质谐振器。将探针相互隔开90度。第一和第二探针分别为介质谐振器提供第一和第二信号。第一和第二信号具有相等的大小，但是相位相差90度。

图1A和1B说明了根据本发明的一个实施例的介质谐振器天线100的侧视图和顶视图。介质谐振器天线100包含装于接地平面108上的谐振器104。

谐振器104由介质材料形成，并且，在较佳实施例中，它具有圆柱形。谐振器104可具有其他形状，诸如矩形、八角形、方形等，将谐振器104牢固地安装在地电位面108上。在一个实施例中，通过黏结剂(较好地，是具有导电特性的黏结剂)，将谐振器104安装在地电位面108。或者，可以通过螺丝钉、螺栓或其他已知的紧固件(图2B所示)将谐振器104安装到地电位面108，该紧固件延伸通过一个处于谐振器104中心轴的开口110(象磁偶极子般辐射)，并到地电位面108内。由于谐振器104的中心轴处有一个空位，故而紧固件将不会干扰天线100的辐射图案。

为了防止包括其带宽以及辐射图案在内的介质谐振器天线性能的劣化，必需使谐振器104和地电位面108之间的任何的间隙都最小化。较好地，可以通过将谐振器104紧紧地安装到地电位面108上而达到。或者，可由柔软的或可延展的导电材料填充谐振器104与地电位面108之间的间隙。如果将谐振器104松散地安装到地电位面108上，则在谐振器和地电位面之间将有一个不能接受的间隙，这将由于使VSWR、谐振频率和辐射图案畸变而使天线性能恶化。

通过地电位面108中的通道将两个馈送探针112和116电气连接到谐振器104。在较佳实施例中，馈送探针112和116(如图2A所示)由金属条形成，该金属条轴向地排列并与谐振器104的周边连接。馈送探针112和116可包含同轴电缆120和124内部导体的延伸部分，其中该同轴电缆的外部导体电气连接到地电位面108。可将同轴电缆120和124以已知方式连接到无线电发送和接收电路(图中未示)。

将馈送探针112和116相互分开大致90度，并基本上垂直于地电位面108。馈送探针112和116分别将第一和第二信号提供给谐振器104。该第一和第二信号具有相等的振幅，但是它们的相位相差90度。

将为谐振器104提供两个具有相等大小，但是相位相差90度的信号时，在地电位面上产生两个基本上相互垂直的磁偶极子。垂直的磁偶极子产生圆极化的辐射图案。

在一个实施例中，谐振器104由诸如钛酸钡等陶瓷材料形成。钛酸钡具有高介电常数ε_r。如前面提到的，谐振器的尺寸与 成反比。由此，通过选择大的ε_r值，可以使谐振器104相对小。但是，也可以使用具有类似特性的其他介质材料，并且可根据具体应用允许其他的大小。

和在相同频带工作的四头(quadrafilar)螺旋天线相比，天线100具有显著低的高度。例如，在S频带的频率工作的介质谐振器天线具有显著低于也在S频带的频率工作的四头螺旋天线的高度。高度越低，使介质谐振器天线在无线电话中更加理想。

下面的表1和II比较介质谐振器天线与典型的四头螺旋天线的尺寸(高度和直径)，其中，它们分别在L频带频率(1-2GHz范围)和S频带频率(2-4GHz范围)工作。

表1

天线类型	高度	直径
			介质谐振器天线(S-频带)	0.28英寸	2.26英寸
四头螺旋天线(S-频带)	3.0英寸	0.5英寸

表II

天线类型	高度	直径
			介质谐振器天线(L-频带)	0.42英寸	3.38英寸
四头螺旋天线(L-频带)	3.0英寸	0.5英寸

表1和表II显示，虽然介质谐振器天线的高度小于在相同频带上工作的四头螺旋天线，但是介质谐振器天线的直径大于四头螺旋天线。换句话说，由介质谐振器天线的高度的减小得到的好处被一些应用中直径的变大抵消。事实上，直径变大是没有很大关系的，因为这种天线设计的主要目的是得到薄型。本发明的这种介质谐振器天线可装入车顶中而不显著改变顶部轮廓。类似地，可以将这种类型的天线安装到无线人造卫星电话通信系统远地的固定电话亭。

另外，天线100提供了显著低于比较用的四头螺旋天线的损耗。这是由于在介质谐振器中没有导体损耗的事实引起的，由此引起高的辐射效率。结果，天线100与比较用的四头螺旋天线相比，所需要的发送放大器功率更低，接收机的噪声因数更低。

从地电位面108反射的信号可相消地加到来自谐振器104的辐射信号。这常常称为相消干涉，它有破坏天线100的辐射图案的不理想的效果。在一个实施例中，通过在地电位面108中形成多个缝隙减小相消干涉。这些缝隙改变了反射波的相位，由此防止了反射波相消地求和，以及畸变天线100的辐射图案。

地电位面108边缘周围的场也干扰天线100的辐射图案。这种干扰能够通过使地电位面108的边缘成为锯齿状(serating)而减小。使地电位面108的边缘锯齿状减小了地电位面108的边缘附近场的相干性，这通过使天线100更少地受到周围场的影响而减小了辐射图案的畸变。

在实际工作中，为了发送和接收能力，常常希望有两个分开的天线。例如，在人造卫星电话系统中，可以将发送机配置成在L频带的频率工作，而将接收机配置成在S频带的频率工作。在那种情况下，L频带天线可单独作为发送天线，而S频带天线可单独作为接收天线。

图2A说明了一种包含两个天线204和208的天线组件200。天线204是单独作为发送天线工作的L频带天线，而天线208是单独作为接收天线工作的S频带天线。或者，L频带天线可单独作为接收天线工作，而S频带天线可单独作为发送天线工作。天线204和208可根据它们各自的介电常数ε_r而具有不同直径。

将天线204和208一起连接到地电位面212和216。由于天线204作为发送天线工作，来自天线204的辐射信号激励天线208的地电位面216。这在天线204和208之间引起不需要的电磁耦合。该电磁耦合可通过在地电位面212和216之间选择最适宜的缝隙218而最小化。可以用实验方法确定缝隙218最适宜的宽度。实验结果已经示出，如果缝隙218比最适宜的缝隙间距更大或更小，则天线204和208之间的电磁耦合增加。最适宜的缝隙间距是天线204和208的工作频率，以及地电位面212和216的尺寸的函数。例如，如图2A所示，已经确定，对于并排配置的S频带天线和L频带天线，最适宜的缝隙间距是1英寸，即，为了得到良好的性能，地电位面212和216应当分开1英寸。

或者，可将S频带天线和L频带天线垂直堆叠。图2B示出包含沿公共轴垂直堆叠的S频带天线224和L频带天线228的天线组件220。或者，也可以垂直堆叠天线224和228，但是不沿公共轴，即，它们可以具有相离的中心轴。天线224包含介质谐振器232和地电位面236，天线228包含介质谐振器240和地电位面244。将天线224的地电位面236放置在天线228的介质谐振器240的顶上。不导电的支持件248将天线224相对于天线228固定，其中在地电位面236和谐振器240之间有缝隙226。

图2C更为详细地示出图2B所示的堆叠天线组件的馈送探针安排。由馈送探针256和258馈送上部谐振器232。将馈送探针连接到发送/接收电路(图中未示)的导体260和262延伸通过下部谐振器240中的中心开口241。由馈送探针264和266馈送下部谐振器240，它们依次通过导体268和270连接到发送/接收电路。在示出的示例性实施例中，上部谐振器232在S频带工作，而下部谐振器240在L频带工作。本技术领域中的熟练的技术人员将知道，这些频带设计仅仅是示例性的。谐振器可以在其他频带上工作。另外，如果需要，可以颠倒S频带和L频带谐振器。

为了减小天线之间的耦合，应当在天线224和228之间保持最适宜的缝隙间距。如同上述实施例，用实验方法确定该最适宜的缝隙间距。例如，已经确定，对于如图2B和2C中描述的，垂直堆叠的S频带天线和L频带天线，最适宜的间隙226是1英寸，即，地电位面236应当与介质谐振器240分开1英寸。

这种介质谐振器天线适合用于人造卫星电话(固定或移动的)中，包括具有安装在屋顶上的天线(例如安装在车顶上的天线)或安装在其他大的平的表面上的电话。这些应用需要天线以低仰角高增益地工作。不幸的是，如今使用的天线，诸如接线天线和四头螺旋天线等，在低仰角不显示高增益。例如，接线天线在10度仰角表现出-5dB增益。相反，本发明针对的这种类型的介质谐振器天线在10度仰角表现出-1.5dB增益，由此使它们对于用作人造卫星电话系统中的薄型天线具有吸引力。

介质谐振器天线另一个值得注意的优点是它容易制造。介质谐振器天线与四头螺旋天线或微带接线天线相比更加容易制造。

表III列出示例性的L频带介质谐振器天线的参数和尺寸。

表III

工作频率	1.62GHz
		介点常数	36
地电位面尺寸	(3英寸)×(3英寸)

图3示出导电的盘状板300，其尺寸如此，从而放置在介质谐振器104和地电位面108之间。盘状板300将介质谐振器104电气连接到地电位面。盘状板300减小介质谐振器304和地电位面108之间的空气间隙的尺寸，由此抑制天线的辐射图案的恶化。盘状板300在其周界处包含两个半圆形的槽口308和312。但是，槽口308和312也可以是其他形状。槽口308和312沿圆周相互分开90度，其大小能够容纳适当形状的馈送探针。介质谐振器104的周边包括两个凹槽316和320。每一个凹槽的尺寸能够容纳一个馈送探针，并与盘状板300的槽口相符。槽口316和320还可以用导电材料电镀，以安装到馈送探针。

图4A示出一个结合了一个介质谐振器天线和交叉偶极子天线的实施例。这个实施例结合了一个在人造卫星电话通信系统上行线频率(L-频带)工作的介质谐振器天线104′，以及在人造卫星电话通信系统下行线路(S-频带)工作的弯曲交叉偶极子天线402。将介质谐振器天线104′安装到地电位面108′。导电复合印刷电路板(PCB)404形成地电位面108′的顶部，介质谐振器天线104′安装到该顶部。PCB404的另一侧上是印刷的正交微波电路(图中未示)，其输出将正交放置的导电带或馈送探针112′和116′馈送到介质谐振器天线侧。从馈送输出到上部地电位面表面404的直角导电通孔将系统振幅但是相位正交的信号传输到导电带。导电带(图中未示)缠绕天线104′的底部并通过天线104′的底部延续一部分，由此提供新的和低成本方法，通过使用传统的波焊技术，将圆盘安装到通孔岛(island)。一个薄型的天线屏蔽器406覆盖两个天线。将电缆408连接到导电带112′和116′，用于为外壳中的有源电子设备携带上行/下行RF信号和DC偏置。

将整个天线单元安装到基本部件410上。基件410可以有利地由磁性材料制成，或具有一个磁性表面，用于将天线单元安装到汽车或卡车棚顶。

介质谐振器天线104′由称为“圆盘(puck)”圆柱形片制成，该圆盘由高介质(hi-K)陶瓷材料(即，ε_r＞45)制成。这种hi-K材料允许减小在L频带频率谐振所需的尺寸。由两个垂直放置的导电带112′和116′以(HEM_11Δ)模式激励圆盘。这种模式允许半球形状的，圆极化辐射。地电位面108′的直径和形状可以调节，以改善在水平角附近的天线覆盖。

在圆盘中及其附近的HEM_11Δ模式的场不耦合到沿圆盘轴放置的结构。由此，馈送偶极子对的单个传输线(同轴电缆或印刷带状线)可穿过介质谐振器天线的中心，而不负面影响介质谐振器天线的辐射图案。另外，偶极子臂不在L频带的频率谐振，从而L到S频带耦合被最小化。交叉的偶极子放置在离地电位面108′上方大约1/3波长(在人造卫星下行频率为1.7英寸)的距离。按照这种方式激励，偶板子产生半球状圆极化的辐射图案，这对于人造卫星通信的应用是理想的。可调节地电位面上方的高度，以及偶极子臂弯曲的角度，以给出不同幅射图案的形状，它加强以更低的仰角而非顶点接收。

在如图4所示的各种实施例中，可以通过交叉的偶极子天线被替换成四头螺旋天线(QFHA)。QFHA是印刷天线，沿圆柱形缠绕。可使直径小(＜0.5″)。可以使用塑料杆将天线吊挂在介质谐振器天线上，其中杆和QFHA轴与介质谐振器天线轴相符。QFHA的辐射图案朝地电位面具有一个空位，从而对介质谐振器天线和地电位面的耦合效果最小化。由于沿介质谐振器天线的轴排列的QFHA的直径小，故而L频带介质谐振器天线图案不由于QFHA的存在而畸变。

在图4B所示的其他改变中，安装四头螺旋天线414，其中心轴与介质谐振器天线104′的中心轴一致。沿QFHA414与介质谐振器天线104′的公共轴，安装1/4波长鞭状天线416。由于介质谐振器天线104′和QFHA414沿它们的轴有空位场，故而与鞭状天线416的耦合最小化。该鞭状天线能够用于在800Mhz蜂窝频带中的通信。

下面是本发明的介质谐振器天线的一些特点。

-Hi-K介质谐振器天线提供一种薄的、小尺寸天线，用于L频带人造卫星通信应用。

-介质谐振器天线圆盘的侧面和底部上的电镀带允许新的，成本低的安装到PCB馈送的方法。

-使用整体PCB馈送介质谐振器天线，允许将发送功率放大器安装在天线端口，由此使发送线损耗最小化，并改进了效率。

-使用混合的介质谐振器天线圆极化模式允许沿介质谐振器天线的轴结合其他类型天线，由此允许在单个薄型组件中具有多功能和多频带性能。

-使用在L频带不谐振的S频带偶极子将L频带从S频带天线去耦合。

-S频带偶极子成本非常低，并且具有许多调节，能够改变S频带图案形状。

图5说明了根据本发明构成，并在1.62GHz工作的介质谐振器天线的计算机模拟天线方向性对仰角的方向特性曲线。将谐振器的介电常数ε_r选定为45，并且地电位面的直径为3.4英寸。虽然在该模拟中，选择地电位面为圆形，但是也可以选择其他形状。模拟结果表明，对于大约10度仰角，最大增益是5.55dB，平均增益是2.75dB，而最小增益是-1.27dB。

图6说明了vs相同的天线在10度仰角，在1.62Ghz工作的计算机模拟天线方向性对方位角的方向特性曲线。模拟结果表明，最大增益是-0.92dB，平均增益是-1.14dB，而最小增益是-1.50dB(其仰角为10度)。注意，正交极化(RHCP；或右旋圆极化)非常低(小于-20dB)。这表明，介质谐振器天线即使在水平线附近仍然具有极好的轴比。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，应当知道，它们仅仅是通过例子说明，而不是限制。因此，本发明的宽度和范围不应当由上述任何示例性实施例限制，而应当根据下面的权利要求和它们等效内容确定。

Claims (23)

1.一种双频带介质谐振器天线，包含：

由介质材料形成的第一谐振器；

由导电材料形成的第一地电位面，所述第一谐振器安装在所述第一地电位面上；

由介质材料形成的第二谐振器；

由导电材料形成的第二地电位面，所述第二谐振器安装在所述第二地电位面上，所述第一和第二地电位面位于同一平面内且相互分开预定距离；和

第一和第二探针，每一组第一和第二探针电气耦合到一个所述谐振器，沿该谐振器的周边分开90度，并分别将一组第一和第二信号提供给该谐振器；

其中，所述谐振器中的每一个以预定频带谐振，不同谐振器频带不同。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述第一和第二信号具有相等的振幅，相位相差90度。

3.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述谐振器是圆柱形的，并具有穿透的中心轴开口。

4.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述第一和第二探针相对于所述地电位面而垂直。

5.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述谐振器由陶瓷材料制成。

6.如权利要求5所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数εr大于10。

7.如权利要求5所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数εr大于45。

8.如权利要求5所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数大于100。

9.如权利要求1所述的天线，其特征在于还包含不导电的支持件，用于以预定分开距离安装所述第一和第二地电位面，从而所述谐振器的中心轴相互排成一行。

10.一种双频带介质谐振器天线，包含：

由介质材料形成的第一谐振器；

由导电材料形成的第一地电位面，所述第一谐振器安装在所述第一地电位面上；

由介质材料形成的第二谐振器；

由导电材料形成的第二地电位面，所述第二谐振器安装在所述第二地电位面上，所述第一和第二地电位面相互平行且分开预定距离；和

第一和第二探针，每一组第一和第二探针电气耦合到一个所述谐振器，沿该谐振器的周边分开90度，并分别将一组第一和第二信号提供给该谐振器；

其中，所述谐振器中的每一个以预定频带谐振，不同谐振器频带不同。

11.如权利要求10所述的天线，其特征在于所述第一和第二信号具有相等的振幅，相位相差90度。

12.如权利要求10所述的天线，其特征在于所述谐振器是圆柱形的，并具有穿透的中心轴开口。

13.如权利要求10所述的天线，其特征在于所述第一和第二探针相对于所述地电位面而垂直。

14.如权利要求10所述的天线，其特征在于所述谐振器由陶瓷材料制成。

15.如权利要求14所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数ε_r大于10。

16.如权利要求14所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数ε_r大于45。

17.如权利要求14所述的天线，其特征在于所述陶瓷材料的介电常数大于100。

18.如权利要求10所述的天线，其特征在于还包含不导电的支持件，用于预定分开距离安装所述第一和第二地电位面，从而所述谐振器的中心轴相互排成一行。

19.一种多频带天线，其特征在于包含：

第一天线部分，调谐使得所述第一天线部分以第一预定频带谐振，所述第一天线部分包括：

由导电材料形成的地电位面，由介质材料形成并安装在所述地电位面上的介质谐振器，所述谐振器具有穿透的中心纵轴开口；和

相互分开并电气耦合到所述谐振器的第一和第二探针，用于分别将第一和第二信号提供给所述谐振器，并在所述天线中产生圆极化辐射；以及第二天线部分，调谐使得所述第二天线部分以不同于所述第一预定频带的第二预定频带谐振，所述第二天线部分包括：

延伸的天线部件，延伸通过所述介质谐振器中的轴开口并与其电气绝缘，所述延伸的天线部件的纵轴与所述介质谐振器的轴一致。

20.如权利要求19所述的多频带天线，其特征在于所述延伸的天线部件包含四头螺旋天线。

21.如权利要求19所述的多频带天线，其特征在于还包含第三天线部分，调谐使得所述第三天线部分以不同于所述第一和第二预定频带的第三预定频带谐振，所述第三天线部分延伸通过所述介质谐振器中的所述轴开口，并与所述第一和第二天线部分电气绝缘，而且纵轴与所述第一和第二天线部分的纵轴一致。

22.如权利要求21所述的多频带天线，其特征在于，所述第二天线部分包含四头螺旋无线。

23.如权利要求19所述的多频带天线，其特征在于所述介质谐振器具有圆柱形的形状。

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