專利名稱：?jiǎn)吸c(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線的制作方法
單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線本發(fā)明屬于移動(dòng)通信基站和終端天線領(lǐng)域，具體涉及一種單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混 合天線。當(dāng)代移動(dòng)通訊的迅速發(fā)展，特別是衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域，對(duì)圓極化天線的需求越來越 多。通常最多的圓極化天線都是雙點(diǎn)或多點(diǎn)饋電，利用各點(diǎn)間的相差來產(chǎn)生圓極化場(chǎng)，這種 辦法需要較多的平面空間放置饋電網(wǎng)絡(luò)，不利于很多對(duì)平面面積有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合。目前單點(diǎn)饋電的圓極化天線很多，天線形式包括微帶天線、縫隙天線、螺旋天線及 介質(zhì)諧振器天線等。然而這些天線大都只是工作在一個(gè)頻段，單點(diǎn)饋電同時(shí)又能工作在雙 頻段上的圓極化天線則要少很多。通常單點(diǎn)饋電雙頻圓極化天線都采用同時(shí)激勵(lì)天線兩個(gè)不同模式的辦法，如 G.B.Hsieh, M. H. Chen 禾口 K. L. Wong 在《Single-feed dual-band circularly polarised microstrip antenna)) (Electron. Lett. , vol. 34, no. 12, pp. 1170-1171, Jun. 1998)中提出 的雙頻圓極化微帶天線，低頻圓極化場(chǎng)由微帶天線的一個(gè)主模產(chǎn)生，高頻段則由微帶天線 的高次模產(chǎn)生。該技術(shù)方案的一個(gè)很大缺點(diǎn)是，產(chǎn)生高、低頻段的兩個(gè)模式相互有關(guān)聯(lián)，低 頻模式諧振頻率改變的同時(shí)高頻模式的諧振頻率必然產(chǎn)生變化，這樣就不可能自由設(shè)計(jì)雙 頻圓極化天線的兩個(gè)不同頻段。本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)的缺陷與不足，提出一種單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合 天線，天線兩個(gè)頻段的圓極化場(chǎng)分別由腔體縫隙和介質(zhì)諧振器得到，兩個(gè)頻段可互不干擾 的獨(dú)立設(shè)計(jì)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其主體為一個(gè)金屬腔體，所述的金屬腔體上設(shè)有 工作于雙頻中其中一個(gè)頻段的第一天線和工作于雙頻中另外一個(gè)頻段的第二天線，所述的 第一天線是腔體縫隙天線，該腔體縫隙天線是設(shè)于所述金屬腔體上的帶狀輻射縫隙，所述 的第二天線是設(shè)于所述金屬腔體上方的介質(zhì)諧振器天線，所述的金屬腔體頂端還設(shè)有耦合 縫隙，所述的介質(zhì)諧振器天線設(shè)于該耦合縫隙的上方，該耦合縫隙激勵(lì)所述的介質(zhì)諧振器 天線，所述的金屬腔體內(nèi)設(shè)有一探針，該探針直接激勵(lì)所述的帶狀輻射縫隙，同時(shí)通過激勵(lì) 耦合縫隙而間接為介質(zhì)諧振器天線饋電；所述的帶狀輻射縫隙下緣金屬腔體側(cè)壁上設(shè)有兩 個(gè)凹陷的縫隙加載，該兩個(gè)縫隙加載彼此中心對(duì)稱設(shè)置，所述的耦合縫隙是兩個(gè)正交且不 等長(zhǎng)的矩形縫隙。本技術(shù)方案提出一種單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，適用于雙頻模式終端設(shè)備的 信號(hào)傳輸及覆蓋。天線主體為一個(gè)金屬腔體，金屬腔體上刻有帶狀輻射縫隙，帶狀輻射縫隙 在中心對(duì)稱位置處有兩個(gè)凹陷的縫隙加載，用以激勵(lì)帶狀縫隙的兩個(gè)正交模式，正交模式在相差90°左右時(shí)得到圓極化縫隙天線，工作在雙頻圓極化天線的一個(gè)頻段。金屬腔體上 方有一個(gè)介質(zhì)諧振器，介質(zhì)諧振器下方有兩個(gè)正交不等長(zhǎng)矩形耦合縫隙激勵(lì)其圓極化場(chǎng)， 使其工作在雙頻圓極化天線的另一個(gè)頻段。金屬腔體內(nèi)置一個(gè)探針，探針直接激勵(lì)圓極化 腔體縫隙天線，同時(shí)通過激勵(lì)耦合縫隙而間接給圓極化介質(zhì)諧振器天線饋電，進(jìn)而形成雙 頻圓極化天線。本發(fā)明的有益效果在于腔體縫隙天線諧振頻率直接和其尺寸相關(guān)，而介質(zhì) 諧振器天線諧振頻率跟其尺寸及介質(zhì)材料的介電常數(shù)相關(guān)，所以雙頻天線的兩個(gè)頻段可以 分別獨(dú)立由腔體縫隙及介質(zhì)諧振器決定，且相互干擾很小。作為上述技術(shù)方案的改良，本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案如下進(jìn)一步，上述金屬腔體外形呈長(zhǎng)方體或正方體。進(jìn)一步，上述帶狀輻射縫隙設(shè)于金屬腔體的四周。進(jìn)一步，上述介質(zhì)諧振器天線為長(zhǎng)方體，并設(shè)置于正交的矩形耦合縫隙上，其下表 面完全覆蓋耦合縫隙。進(jìn)一步，上述的縫隙加載為矩形或兩個(gè)上下疊加貫通的矩形。進(jìn)一步，上述介質(zhì)諧振器為正方體、半橢球體、半球體、錐體或四面體。進(jìn)一步，上述的帶狀輻射縫隙處設(shè)有非金屬支撐件。進(jìn)一步，上述的探針呈L型。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例Y方向的側(cè)視效果圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例X方向的側(cè)視效果圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例腔體縫隙天線軸比仿真和試驗(yàn)數(shù)據(jù)；圖5為本發(fā)明實(shí)施例介質(zhì)諧振器天線軸比仿真和試驗(yàn)數(shù)據(jù)；圖6為本發(fā)明實(shí)施例改變帶狀輻射縫隙長(zhǎng)度后腔體縫隙天線軸比仿真數(shù)據(jù)；圖7為本發(fā)明實(shí)施例改變帶狀輻射縫隙長(zhǎng)度后介質(zhì)諧振器天線軸比仿真數(shù)據(jù)；圖8為本發(fā)明實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器介電常數(shù)后腔體縫隙天線軸比仿真數(shù)據(jù)；圖9為本發(fā)明實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器介電常數(shù)后介質(zhì)諧振器天線軸比仿真數(shù)據(jù)；圖10為本發(fā)明實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器尺寸后腔體縫隙天線軸比仿真數(shù)據(jù)；圖11為本發(fā)明實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器尺寸后介質(zhì)諧振器天線軸比仿真數(shù)據(jù)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案的限定。本實(shí)施例提出的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，天線的兩個(gè)頻段分別由腔體縫隙 天線和介質(zhì)諧振器天線提供，腔體縫隙由凹形縫隙加載產(chǎn)生圓極化場(chǎng)，介質(zhì)諧振器天線由 一對(duì)交叉不等長(zhǎng)矩形耦合縫隙饋電產(chǎn)生圓極化場(chǎng)，所述腔體縫隙天線和介質(zhì)諧振器天線由 腔體內(nèi)置的L型探針饋電。參照?qǐng)D1、2及3所示，金屬腔體上刻有帶狀輻射縫隙2，將金屬腔體1分為上下兩 部分，金屬腔體1的上下兩部分之間有非金屬支撐件7。帶狀輻射縫隙2下緣金屬腔體1側(cè)壁上設(shè)有兩個(gè)凹陷的縫隙加載3，該兩個(gè)縫隙加載3彼此中心對(duì)稱設(shè)置?？p隙加載3用于激 勵(lì)腔體縫隙天線的圓極化場(chǎng)。金屬腔體1上方刻有一對(duì)交叉不等長(zhǎng)的矩形耦合縫隙5，用以激勵(lì)其正上方放置 在金屬腔體1上介質(zhì)諧振器4的兩個(gè)交叉簡(jiǎn)并模，交叉簡(jiǎn)并模在相差約90度時(shí)可產(chǎn)生介質(zhì) 諧振器天線圓極化場(chǎng)。金屬腔體1內(nèi)置L型探針6，其直接給帶狀輻射縫隙2饋電，并同時(shí) 通過耦合縫隙5間接給介質(zhì)諧振器4饋電。本實(shí)施例的帶狀輻射縫隙2周長(zhǎng)為4*A = 4*33 = 132mm = 1. 1 λ A1為腔體縫 隙天線的工作波長(zhǎng)。本實(shí)施例的介質(zhì)諧振器4尺寸為a*b*d = 12. 2mm*21. 3mm*6. 1mm。本實(shí)施例的L型探針6垂直及水平長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)v = 24mm, Lh = 18mm。圖4及圖5分別為本實(shí)施例腔體縫隙天線和介質(zhì)諧振器天線軸比的仿真和實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，天線兩個(gè)頻段軸比的試驗(yàn)和仿真值比較吻合，是成功的雙頻圓極化天線設(shè) 計(jì)。圖6及圖7分別為本發(fā)明實(shí)施例改變帶狀輻射縫隙長(zhǎng)度后腔體縫隙天線及介質(zhì)諧 振器天線的軸比仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，帶狀輻射縫隙長(zhǎng)度可直接控制腔體縫隙天線 的頻率及其軸比，而同時(shí)介質(zhì)諧振器天線頻率及其軸比受影響很小。圖8及圖9分別為本實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器介電常數(shù)后腔體縫隙天線及介質(zhì)諧振 器天線的軸比仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，介質(zhì)諧振器介電常數(shù)可直接控制介質(zhì)諧振器天 線的頻率及其軸比，而同時(shí)腔體縫隙天線頻率及其軸比只受輕微影響。圖10及圖11分別為本發(fā)明實(shí)施例改變介質(zhì)諧振器尺寸后腔體縫隙天線及介質(zhì)諧 振器天線的軸比仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，介質(zhì)諧振器尺寸可直接控制介質(zhì)諧振器天線 的頻率及其軸比，而同時(shí)腔體縫隙天線頻率及其軸比受影響相對(duì)較小。需要特別說明的是如上所述是結(jié)合具體內(nèi)容提供的一種實(shí)施方式，并不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。凡與本發(fā)明結(jié)構(gòu)、裝置等近似、雷同，或是對(duì)于本發(fā) 明構(gòu)思前提下做出若干技術(shù)推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其主體為一個(gè)金屬腔體，其特征在于所述的金屬 腔體上設(shè)有工作于雙頻中其中一個(gè)頻段的第一天線和工作于雙頻中另外一個(gè)頻段的第二 天線，所述的第一天線是腔體縫隙天線，該腔體縫隙天線是設(shè)于所述金屬腔體上的帶狀輻 射縫隙，所述的第二天線是設(shè)于所述金屬腔體上方的介質(zhì)諧振器天線，所述的金屬腔體頂 端還設(shè)有耦合縫隙，所述的介質(zhì)諧振器天線設(shè)于該耦合縫隙的上方，該耦合縫隙激勵(lì)所述 的介質(zhì)諧振器天線，所述的金屬腔體內(nèi)設(shè)有一探針，該探針直接激勵(lì)所述的帶狀輻射縫隙， 同時(shí)通過激勵(lì)耦合縫隙而間接為介質(zhì)諧振器天線饋電；所述的帶狀輻射縫隙下緣金屬腔體 側(cè)壁上設(shè)有兩個(gè)凹陷的縫隙加載，該兩個(gè)縫隙加載彼此中心對(duì)稱設(shè)置，所述的耦合縫隙是 兩個(gè)正交且不等長(zhǎng)的矩形縫隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述金屬腔體 外形呈長(zhǎng)方體或正方體。
3.按照權(quán)利要求1所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述帶狀輻射 縫隙設(shè)于金屬腔體的四周。
4.按照權(quán)利要求1所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述介質(zhì)諧振 器天線為長(zhǎng)方體，并設(shè)置于正交的矩形耦合縫隙上，其下表面完全覆蓋耦合縫隙。
5.按照權(quán)利要求1所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述的縫隙加 載為矩形或兩個(gè)上下疊加貫通的矩形。
6.按照權(quán)利要求1所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述介質(zhì)諧振 器為正方體、半橢球體、半球體、錐體或四面體。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述的帶狀輻 射縫隙處設(shè)有非金屬支撐件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其特征在于所述 的探針呈L型。
全文摘要
本發(fā)明公開了單點(diǎn)饋電雙頻圓極化混合天線，其主體為一個(gè)金屬腔體，天線主體為一個(gè)金屬腔體，腔體上刻有帶狀輻射縫隙，帶狀縫隙在斜對(duì)稱位置處有兩個(gè)凹起的縫隙加載，腔體上方有一個(gè)介質(zhì)諧振器，介質(zhì)諧振器下方有兩個(gè)正交不等長(zhǎng)矩形耦合縫隙激勵(lì)其圓極化場(chǎng)，腔體內(nèi)置一個(gè)L型探針，腔體縫隙天線諧振頻率直接和其尺寸相關(guān)，而介質(zhì)諧振器天線諧振頻率跟其尺寸及介質(zhì)材料的介電常數(shù)相關(guān)，所以雙頻天線的兩個(gè)頻段可以分別獨(dú)立由腔體縫隙及介質(zhì)諧振器決定，且相互干擾很小。
文檔編號(hào)H01Q13/10GK102097678SQ201110021969
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月15日
發(fā)明者丁勇, 伍裕江, 張利華, 成院波, 謝建華, 陳立, 高曉春, 黃育寅 申請(qǐng)人:廣東通宇通訊股份有限公司