[发明专利]一种宽频带低剖面全向辐射垂直线极化介质谐振天线

说明书

技术领域

本发明属于宽带天线技术领域，更具体的说涉及一种垂直线极化介质谐振天线，且天线具有宽频带低剖面全向辐射的特点。

背景技术

单极子天线是一种常见的线极化、全向辐射天线。由于其制作简单，全向性能好，被广泛应用于无线电通信。然而此类天线带宽较窄，且用作垂直极化时剖面高，因而在车载无线电通信设备中使用受限。尤其是移动车载无源侦查设备中，需要宽频带、低剖面天线。

介质谐振天线是采用非金属材料制作成的一类谐振天线，是由最早的介质谐振器演变而来。当作为谐振器使用时，其一般放置在金属屏蔽罩内，避免能量泄漏。1939年，Richtmyer首先在理论上报道了去除屏蔽罩的球形和环形介质谐振器，之后，Sager和Tisi第一次论证将介质谐振器应用于小天线设计的可能性。1983年，Long S A的研究团队首次系统地提出了对于特定形状介质谐振天线谐振模式、辐射特性及激励方法的理论和实验研究结果，使介质谐振器作为天线的想法被广泛接受。和传统金属天线相比，介质谐振天线基本不存在导体表面波损耗，因而在高频及毫米波段具有金属天线不可比拟的低损耗优势。另外由于其具有谐振模式丰富、设计灵活度高、尺寸小等优点，近年来成为天线领域的研究热点之一。这类天线能够实现如宽带、圆极化、多极化、高增益等多样的性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有宽频带、垂直线极化、全向辐射特性的介质谐振天线，该介质谐振天线具有带宽较宽，剖面低(电长度仅为0.175)的优点，可广泛应用于移动通信系统中。

本发明的技术方案是：一种介质谐振天线，除天线馈线4、金属地板3外，其特征在于，还包括内介质圆环1和外介质圆环2。其中内介质圆环1采用低介电常数加工制成，外介质圆环2采用高介电常数加工制成，内介质圆环1的高度比外介质圆环2的高度高。内介质圆环1和外介质圆环2均固定在金属地板3上表面，且两块介质圆环的圆心位置重合。天线馈线4为同轴接头，天线馈线4的外导体42在金属地板3下表面并且与金属地板3电连接，天线馈线4的内导体41在两个介质圆环的圆心处穿透金属地板3并且从金属地板3上表面一侧垂直伸出。

本发明的有益效果为：

该天线具有结构简单、容易加工组装，剖面低的优点。双介质圆环结构增大了设计灵活度，增加了天线工作模式，展宽了天线的频带。

附图说明

图1是本发明的侧视剖面结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明的侧视剖面结构示意图，图2为本发明侧视剖面结构示意图。如图所示，本发明提供的介质谐振天线包括内介质圆环1，外介质圆环2，金属地板3，天线馈线4。内介质圆环1的介电常数为ε_r1，外介质圆环2的介电常数为ε_r2，两个介电常数根据实际使用情况确定，内介质圆环1的高度比外介质圆环2的高度高0.3至0.5厘米。本实施例中内介质圆环1的介电常数为ε_r1＝10，外介质圆环2的介电常数为ε_r2＝18，内介质圆环1的高度比外介质圆环2的高度高0.3厘米。内介质圆环1和外介质圆环2的圆心重合，馈电点位于圆心处。天线馈线4的内导体41，外导体42。内介质圆环1和外介质圆环2之间是空气层，金属地板3为圆形，其圆心亦为馈电点。

当采用如图所示的馈电方式时，内介质圆环1和外介质圆环2同时被激励，因二者的尺度、介电常数等物理参数不同，工作于不同模式，但二者工作频率相近，方向图相似，可展宽整个天线频带，并且辐射方向图稳定，类似于单极子方向图的垂直线极化全向辐射。通过选取尺度、介电常数等物理参数不同的内介质圆环1和外介质圆环2，可设计出具有相似性能，用于不同频段的宽带全向垂直线极化天线。