[发明专利]双向辐射椭圆柱介质谐振器天线

说明书

技术领域

本发明属于微波天线的技术领域，尤其涉及一种双向辐射椭圆柱介质谐振器天线。

背景技术

天线是无线通信系统中的关键部件。近年来，随着无线通信系统在煤矿、隧道和地铁等领域的广泛应用，市场对双向辐射天线的需求正在增加。

实现双向辐射天线的传统方法是，将两个单向辐射器背靠背设置，分别指向两个相反的方向（参见L.Liu,Z.Zhang,Z.Tian,andZ.Feng,“Abidirectionalend?rearraywithcompactantennaelementsforcoalmine/tunnelcommunication,”IEEEAntennasWirelessPropat.Lett.,vol.11,pp.342–345,2012.）。该方法需要配置两个单向辐射器，因而实现的双向辐射天线的体积相比单向辐射天线成倍增加。而且该方法实现的双向辐射天线，通常需要增加额外的匹配电路才能同时匹配两个单向辐射器，这样会增加天线的复杂度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种双向辐射椭圆柱介质谐振器天线，该天线具有结构简单、体积小和无需增加匹配电路等优点。

本发明采用如下的技术方案：

一种双向辐射椭圆柱介质谐振器天线，包括一介质谐振器、一底板、一过孔、一SMA连接器和一馈电探针；所述介质谐振器为本发明天线的辐射器，其材料为陶瓷介质，外形为椭圆柱体；所述底板其材料为金属，横截面为圆形；所述过孔为圆形通孔，位于所述底板的中心位置；所述介质谐振器放置于所述底板的上表面中心位置，覆盖在所述过孔上；所述SMA连接器固定在所述底板下表面中心位置；所述馈电探针其材料为金属，形状为细圆柱，其一端与所述SMA连接器相连接，其另一端穿过所述过孔，沿所述介质谐振器的中轴插入到所述介质谐振器的内部；调节所述馈电探针插入到所述介质谐振器的深度可以使本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线达到匹配状态。

本发明与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著优点：

1．本发明设计的双向辐射天线仅包含一个辐射器，因而天线结构简单、体积小。

2．本发明设计的双向辐射天线仅用简单的探针馈电，无需增加额外的匹配电路，因而天线设计的复杂度低。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例的侧视图。

图2是本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例的俯视图。

图3是本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例频率响应图。

图4是本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例在其谐振频率5.46GHz的辐射方向图。

图5是本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例在x轴正方向的增益图。

具体实施方式

本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例及详细说明如下。

图1和图2分别为本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例的侧视图和俯视图。如图1和图2所示，本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线，包括一介质谐振器10、一底板11、一过孔12、一SMA连接器13和一馈电探针14。

介质谐振器10为本发明天线的辐射器，其材料为陶瓷介质，介电常数为10，其外形为椭圆柱体，长轴长度a=15mm,短轴长度b=7.5mm,高度h=20mm，谐振在5.46GHz。底板11材料为金属，在本实施例中选用铝材料，横截面为圆形。过孔12为圆形通孔，位于底板11的中心位置。介质谐振器10放置于底板11的上表面中心位置，覆盖在过孔12上。SMA连接器13固定在底板11下表面中心位置。馈电探针14材料为金属，在本实施例中选用红铜，形状为细圆柱，其一端与SMA连接器13相连接，其另一端穿过过孔12，沿介质谐振器10的中轴插入到介质谐振器10的内部。调节馈电探针14插入到介质谐振器10的深度可以使本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线达到匹配状态。

图3显示了本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例频率响应图。图中显示，该天线谐振在5.46GHz，其阻抗带宽（回波损耗<-10dB）为1.65%，覆盖从5.41GHz到5.50GHz的频率范围。

图4显示了本发明设计的双向辐射椭圆柱介质谐振器天线实施例在其谐振频率5.46GHz的辐射方向图。图中显示，在水平面（即图中x-y面），该天线有2个最大辐射方向，分别指向x轴的正方向和负方向,表明了该天线的双向辐射特性。