一种槽馈电的圆极化全向介质谐振器天线的制作方法

[0001]
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：

[0002]
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。
[0003]
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。


技术实现要素：

[0004]
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。
[0005]
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。
[0006]
进一步地，所述馈电网络为四路威尔金森功分器。
[0007]
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。
[0008]
进一步地，四条所述矩形槽布置为中心对称结构。
[0009]
进一步地，四条所述矩形槽两之间为垂直关系。
[0010]
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。
[0011]
进一步地，所述第一介质谐振器模式为tm
01δ
模式。
[0012]
进一步地，所述第二介质谐振器模式为te
011+δ
模式。
[0013]
进一步地，所述介质谐振器元件为k9玻璃圆柱形主体。
[0014]
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
[0015]
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。
[0016]
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
[0017]
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。
[0018]
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。
[0019]
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。
[0020]
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。
[0021]
导电馈电组件包括馈电网络112和矩形槽108。
[0022]
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。
[0023]
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。
[0024]
第一介质谐振器模式为tm
01δ
模式；第二介质谐振器模式为te
011+δ
模式。
[0025]
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。
[0026]
在一个实例中，介质谐振器元件104的介电常数 为6.85，介质基板102的介电常数为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。
[0027]
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tm
01δ
和te
011+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。
[0028]
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。
[0029]
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=45
o
和phi=0
o
。由图可知，峰值增益达到了5.6dbic(5.9ghz)。
[0030]
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。
[0031]
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。