[发明专利]一种双频带圆极化介质天线

说明书

技术领域

本发明属于天线领域，具体涉及一种双频带圆极化介质天线。

背景技术

近年来，随着无线通信的发展，双频带圆极化介质天线受到广泛关注。天线是无线电设备中的关键部件，承担着能量转换功能和定向辐射(或接收)的功能，对于决定一个无线通信系统的优劣起着关键性的作用。在现有天线类型中，介质天线因其自身具有易于馈电、体积小、辐射效率高以及功率容量高等优点得到了广泛的关注和应用。目前，所使用的圆极化介质天线主要工作在单频段范围内。但是在某些应用场合中，如射频识别系统或卫星通信系统，其所使用的天线必须能够同时在两个不同频段内发射具有圆极化特征的信号并接收之。因此，业界需要一种可同时工作于两个频段的圆极化介质天线，以提升天线模块的工作效率及应用弹性。

目前，国内外进行了一系列有关介质天线的双频带圆极化特性的研究并取得了一些成果。《IEEE TRANSATIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》2009年第57卷12期论文“dual-band circularly polarized dual-slot antenna with a dielectric cover”中介绍了一种由介质天线和金属腔体天线两部分组成的双频带圆极化天线，但是天线整体的结构比较复杂，不易于加工。《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》2011年第59卷6期论文“Compact circularly polarized dualband zonal-slot/DRA hybrid antenna without external ground plane”中介绍了一种同样由介质天线和金属腔体天线两部分组成的双频带圆极化天线，介质天线放置在金属腔体天线的上方，通过金属腔体上的十字不等长缝隙馈电实现圆极化，但是天线的尺寸较大。《IEEE TRANSATIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》2012年第60卷6期论文“linear-/circular-polarization designs of dual-/wide-band cylindrical dielectric resonator antennas”中介绍了一种使用正交馈电激励的双频带圆极化介质天线，通过使用一个双频正交耦合器提供两个正交信号来实现天线的圆极化工作，天线具有12.4％(1.69-1.89GHz)和7.4％(2.34-2.52GHz)的轴比带宽，但是天线的馈电结构复杂，尺寸较大。

发明内容

本发明提供了一种双频带圆极化介质天线，目的是采用价格低廉的低介电常数材料设计一种结构简单，便于加工，且具有较宽的轴比带宽与较高的辐射效率的双频带圆极化天线。

本发明采用的技术方案为：

一种双频带圆极化介质天线，包括介质基板、设于介质基板正面的金属接地板及杯形介质块、设于介质基板背面的同轴电缆及金属背腔，其特征在于所述金属接地板覆盖介质基板，金属接地板中心位置设有一开口圆形槽，槽正下方的介质基板设有一馈电通孔；所述杯形介质块为位于开口圆形槽的正上方的实心块，杯形介质块的顶面及底面为两个半径不等的圆形面，侧面为圆弧形面，且圆弧形的曲率半径等于顶面的半径；所述金属背腔位于杯形介质块的正下方，金属背腔为一空心的半球形壳体；同轴电缆穿过金属背腔，其内导体通过馈电通孔与金属接地板连接。

所述开口圆形槽的开口位置与馈电通孔位置相差90±5度。

所述杯状介质块采用的材料介电常数范围为9.2±0.2。

所述金属背腔的内半径及杯状介质块的底面半径大于开口圆形槽的半径。

所述金属接地板刻蚀于介质基板上。

所述杯状介质块、金属背腔单独加工成型，各部分通过环氧胶连接为一体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)杯状介质块的介电常数、顶面及底面的半径决定天线的两个工作频率，并且杯状介质块不仅可以有效地缩小天线外观的体积，还可以节省杯状介质块的厚度与面积以有效地降低天线的加工成本。

(2)采用结构简单的杯体介质块作为天线的辐射单元，降低了天线的加工难度。

(3)介质块采用低介电常数材料制作，节约了天线制作的成本。

(4)通过在接地板上刻蚀开口圆形槽以实现天线的圆极化，避免了额外的馈电网络，降低了系统复杂性。

(5)可以分别对杯状介质块、金属背腔进行加工，采用环氧胶将各部分连接为一体，更易于加工。

附图说明