一种新型水平极化全向介质谐振天线制造技术

本发明专利技术提供一种介质谐振天线。技术方案是：包括两个完全相同的介质圆环以及一个夹在两个介质圆环之间的激励装置，激励装置包括刻蚀在介质圆盘上的弧形单极子、锥形渐变线和阻抗匹配带。阻抗匹配带是以介质圆盘的圆心为中心刻蚀出的圆形区域。每个锥形渐变线均与阻抗匹配带电连接，每个锥形渐变线与一个弧形单极子电连接，四个锥形渐变线关于介质圆盘中心旋转对称，四个弧形单极子关于介质圆盘中心旋转对称。本发明专利技术具有激励装置简单，全向性高，结构紧凑的优点，可广泛应用于无线通信系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于全向天线
，更具体的说是一种水平线极化全向介质谐振天线，且该天线具有水平面高全向性、激励结构简单和整体尺寸紧凑的特点。
技术介绍
天线按其方向性不同，可分为定向天线和全向天线。全向天线是指在水平面内实现360°均匀辐射，垂直面内有一定波束宽度的天线。全向天线发射的信号可以被水平面内任意方位的接收端接收，同时可接收水平面各个方向的信号。全向天线在无线通信系统中一般应用于大范围覆盖，点对多点通信，如广播电视等场合。在军事上，全向天线在卫星通信、雷达传感器网络、空间飞行器等领域有广泛应用；在日常生活中，全向天线已经广泛应用于移动通信、射频识别、信道检测等场合。相对于机械扫描天线和相控阵天线，全向天线可自然实现360°全向覆盖，且结构相对简单。在无线通信系统中，如果将发射端和接收端的垂直极化全向天线都换成水平极化全向天线，在其他相同条件下，接收到的信号强度将增加10dB左右。现在常用的水平极化全向天线大多是通过类电流环微带结构实现的，这类天线在实际应用时，水平面的全向性较差，在2dB以上。如果改善水平面的全向性，天线的辐射和馈电结构将复杂化，且天线在水平面的增益将降低。1983年LongSA研究团队首次系统地提出了DRA(dielectricresonatorantenna,介质谐振天线)。相比微带天线，DRA有许多优势：1、设计灵活度高。介电常数种类多，可以选择的范围较大；介质谐振天线尺寸与介质的相对介电常数的二分之一次方成反比，在相同频率下，介电常数越大，天线尺寸越小，因而可以灵活地调整天线尺寸，实现天线的小型化设计。2、外形结构多样，谐振模式丰富。介质谐振天线除了有矩形、圆柱形、半球形等这些基本形状外，还可以根据实际需要设计特定形状，如环柱形。且每种形状的介质谐振天线有不同的谐振模式，可以利用不同的谐振模式提高天线性能。3、介质谐振天线基本不存在金属损耗，因而当频率升高，金属天线的欧姆损耗加大时，选择低损耗的介质材料制作的介质谐振天线，天线的辐射效率更容易提高。近几年，全向介质谐振天线已成为研究热点，而水平极化全向天线，双极化以及圆极化全向天线更是受到业界广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种具有新型激励装置、水平线极化、全向辐射特性的介质谐振天线，该介质谐振天线具有激励装置简单，全向性高，结构紧凑的优点，可广泛应用于无线通信系统中。本专利技术的技术方案是：一种介质谐振天线，包括两个完全相同的介质圆环以及一个夹在两个介质圆环之间的激励装置，激励装置包括介质圆盘以及刻蚀在介质圆盘上的弧形单极子、锥形渐变线和阻抗匹配带；两个介质圆环的中心和激励装置的中心位于同一条直线上；其中，激励装置的具体结构是：介质圆盘的正面包括一个阻抗匹配带、四条锥形渐变线和四个弧形单极子；阻抗匹配带是以介质圆盘的圆心为中心刻蚀出的圆形区域，阻抗匹配带的直径略小于介质圆环的内径；每条锥形渐变线均与阻抗匹配带电连接，每条锥形渐变线与一个弧形单极子电连接，四条锥形渐变线关于介质圆盘中心旋转对称，四个弧形单极子关于介质圆盘中心旋转对称；介质圆盘的反面与正面结构相同；从介质圆盘的正面进行透视，介质圆盘正面的四个弧形单极子和介质圆盘反面的四个弧形单极子位于同一圆周，并且介质圆盘正面的弧形单极子和介质圆盘反面的弧形单极子交错排列；此外，介质圆盘的中心开有通孔。介质圆盘正面和反面的阻抗匹配带分别连接同轴接头的内外导体。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的天线只包括两个介质圆环和一个激励装置，具有新型简洁的特点。激励装置可有效地激励起介质圆环的特定模式，使得天线可以辐射全向的水平极化波。在工作频带内，该天线的最大辐射方向在水平面(介质圆环所在平面)，且在水平面上保证增益的同时天线具有高全向性的特点。此外，所设计的天线结构紧凑，总效率较高。附图说明图1是本专利技术的三维结构示意图，其中左半边是实际结构图，右半边是结构展开图；图2是本专利技术中提及的激励装置的结构示意图，其中图2(a)是激励装置的俯视图，图2(b)是激励装置的底视图；图2(c)是激励装置的正面透视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供的新型水平极化全向介质谐振天线包括两个完全相同的介质圆环1和介质圆环2以及激励装置3。图1是本专利技术的三维结构示意图。如图所示，全向介质谐振天线包括两个介质圆环1和2完全相同。激励装置3的介质圆盘的直径和介质圆环1的外径相等。如图1所示，实际上介质圆环1的下表面和激励装置3的上表面紧密结合，介质圆环2的上表面和激励装置3的下表面紧密结合，制作时可以用绝缘胶或介质螺钉将介质圆环1、介质圆环2和激励装置3紧固在一起。介质圆环1、介质圆环2以及激励装置3的中心轴位于同一条直线上。图2是本专利技术中提及的激励装置的结构示意图。如图2(a)所示，激励装置3的介质圆盘300正面包括一个阻抗匹配带301、四条锥形渐变线302和四个弧形单极子303，四条锥形渐变线302相同，四个弧形单极子303相同。阻抗匹配带是以介质圆盘300的圆心为中心刻蚀出的圆形区域，阻抗匹配带的直径略小于介质圆环1的内径。每条锥形渐变线302均与阻抗匹配301带电连接，每条锥形渐变线302与一个弧形单极子303电连接，四条锥形渐变线302关于介质圆盘中心旋转对称，四个弧形单极子303关于介质圆盘300中心旋转对称。介质圆盘300正面的中心开有通孔304，正面的阻抗匹配带301连接同轴接头的内导体。如图2(b)所示，介质圆盘的反面包括一个阻抗匹配带311、四条锥形渐变线312和四个弧形单极子313。介质圆盘的反面与正面结构完全相同。如图2(c)所示，激励装置的介质圆盘300正面透视图显示，介质圆盘正面的四个弧形单极子303和激励装置反面的四个弧形单极子313位于同一圆周，并且正面的四个弧形单极子和反面的四个弧形单极子交错排列。本专利技术提供的新型天线具有水平极化全向辐射特性，且在保证增益的条件下具有高全向性。介质圆环的外径、内径均可根据实际使用要求确定。通过选取介质圆环的相对介电常数、尺寸合适的阻抗匹配带、锥形渐变线以及弧形单极子，可设计出具有相似性能，用于不同频段的水平极化全向介质谐振天线。利用本专利技术提供的技术方案，在微波暗室进行验证，天线全向性高，即水平面方向图波动性在0.5dB以内；结构紧凑，最大电长度可小于0.35。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平极化全向介质谐振天线，其特征在于，包括两个完全相同的介质圆环以及一个夹在两个介质圆环之间的激励装置，激励装置包括介质圆盘以及刻蚀在介质圆盘上的弧形单极子、锥形渐变线和阻抗匹配带；两个介质圆环的中心和激励装置的中心位于同一条直线上；其中，激励装置的具体结构是：介质圆盘的正面包括一个阻抗匹配带、四条相同的锥形渐变线和四个相同的弧形单极子；阻抗匹配带是以介质圆盘的圆心为中心刻蚀出的圆形区域，阻抗匹配带的直径略小于介质圆环的内径；每条锥形渐变线均与阻抗匹配带电连接，每条锥形渐变线与一个弧形单极子电连接，四条锥形渐变线关于介质圆盘中心旋转对称，四个弧形单极子关于介质圆盘中心旋转对称；介质圆盘的反面与正面结构相同；从介质圆盘的正面进行透视，介质圆盘正面的四个弧形单极子和介质圆盘反面的四个弧形单极子位于同一圆周，并且介质圆盘正面的弧形单极子和介质圆盘反面的弧形单极子交错排列；此外，介质圆盘的中心开有通孔；介质圆盘正面和反面的阻抗匹配带分别连接同轴接头的内外导体。

【技术特征摘要】
1.一种水平极化全向介质谐振天线，其特征在于，包括两个完全相同的介质圆环以及一个夹在两个介质圆环之间的激励装置，激励装置包括介质圆盘以及刻蚀在介质圆盘上的弧形单极子、锥形渐变线和阻抗匹配带；两个介质圆环的中心和激励装置的中心位于同一条直线上；其中，激励装置的具体结构是：介质圆盘的正面包括一个阻抗匹配带、四条相同的锥形渐变线和四个相同的弧形单极子；阻抗匹配带是以介质圆盘的圆心为中心刻蚀出的圆形区域，阻抗匹配带的直径略小于介质圆环的内径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨虎，何艳，刘桃林，卢俊麒，刘燚，徐延林，王禾，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43