本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線。它包括介質(zhì)基板上表面有一層金屬接地板和一條處在介質(zhì)基板下表面的微帶饋線。在金屬接地板上面中心處有一個(gè)三層堆疊的介質(zhì)諧振器；在金屬接地板中心處有十字縫隙；所述微帶饋線的內(nèi)端處在十字縫隙的正下方，與十字縫隙呈45°；接地板上有兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫。該天線阻抗帶寬為27.67%，圓極化軸比帶寬為6.56%。在工作頻率內(nèi)，天線的最大增益為8.2dB，最小為6.0dB，具有較寬的覆蓋范圍。在12.2GHz處軸比大約為0.09dB，具有良好的圓極化特性。該天線覆蓋IT3區(qū)衛(wèi)星電視廣播的常用工作頻段，因此可應(yīng)用于11GHz-14.5GHz頻段的衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)。
Ku band circularly polarized dielectric resonator antenna
The invention relates to a Ku band circularly polarized dielectric resonator antenna. The utility model comprises a dielectric substrate, wherein, the upper surface of the substrate is provided with a metal grounding board and a microstrip feeder positioned on the lower surface of the dielectric substrate. There is a three layer stacked dielectric resonator in the metal ground floor at the center; a cross slot in the metal ground floor at the center; the inner end of the microstrip feeder at just below the cross slot, was 45 degrees and the cross slot; the ground floor has two cascaded dumbbell shaped groove joint. The bandwidth of the antenna is 27.67%, and the bandwidth of the circularly polarized axis is 6.56%. In the operating frequency, the maximum gain of the antenna is 8.2dB, and the minimum is 6.0dB. The antenna has a wide coverage. At 12.2GHz, the axial ratio is about 0.09dB and has good circular polarization characteristics. The antenna covers the common frequency band of IT3 satellite TV broadcasting, so it can be applied to the satellite TV broadcasting system in 11GHz-14.5GHz band.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線
本專利技術(shù)涉及一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線。該天線工作于Ku波段，阻抗帶寬為27.67%，圓極化軸比帶寬為6.56%，增益為6.0dB-8.2 dB，方向性比較好。該天線覆蓋IT3區(qū)衛(wèi)星電視廣播的常用工作頻段，因此可應(yīng)用于llGHz-14.5GHz頻段的衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展和無線應(yīng)用產(chǎn)品的普及，人們對無線通信系統(tǒng)不可或缺的天線提出了更高的要求，比如圓極化特性好、增益高、體積小及質(zhì)量輕，還要有很高的傳輸速率、抑制雨霧干擾和抗多徑反射等。特別是在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，對天線性能的要求就更高了。通常情況下，衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用的是增益較高的反射面天線。該天線有很高的應(yīng)用價(jià)值，但這種天線成本較高，體積大，特別是在移動通信中，使用起來很不方便。而介質(zhì)諧振器天線因?yàn)榫哂薪橘|(zhì)損耗小，天線尺寸小，表面波損耗不存在和可以設(shè)計(jì)成各種三維幾何形狀以及饋電方式簡便及多樣性等突出優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的普遍關(guān)注，是目前國際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)。根據(jù)國際電聯(lián)的規(guī)定，全世界劃分為三個(gè)區(qū)域，我國屬于IT3區(qū)，位于這個(gè)區(qū)域的還有亞洲其他國家和南太平洋地區(qū)。該區(qū)衛(wèi)星廣播常用工作頻帶為Ku波段(10GHz-18GHz)，這是由于Ku波段具有頻率高、頻率范圍寬，信號容量大等特點(diǎn)，但是Ku波段存在雨衰的現(xiàn)象，即容易受雨雪天氣的干擾，因此可在Ku波段使用圓極化介質(zhì)諧振器天線達(dá)到抑制雨霧干擾，改善系統(tǒng)性能的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，該天線工作頻率為llGHz-14.5GHz，覆蓋IT3區(qū)衛(wèi)星廣播的常用工作頻段，可用于衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下: 一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，包括介質(zhì)基板上表面有一層金屬接地板和一條處在介質(zhì)基板下表面的微帶饋線，其特征在于:在金屬接地板上面中心處有一個(gè)三層堆疊的介質(zhì)諧振器；在金屬接地板中心處有十字縫隙；所述微帶饋線的內(nèi)端處在所述十字縫隙的正下方，微帶饋線與十字縫隙呈45° ;金屬接地板上有兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫，以展寬天線阻抗帶寬。所述三層堆疊的介質(zhì)諧振器為下層介質(zhì)圓柱、中層介質(zhì)圓柱、上層介質(zhì)圓柱堆疊而成，三層介質(zhì)圓柱的半徑相同，材料和高度不同，它們的高度和材料的介電常數(shù)對天線的主要影響是天線的諧振頻率，而其尺寸對天線的軸比帶寬影響較大。三層堆疊的圓極化介質(zhì)諧振器由微帶饋線通過金屬接地板中心的十字縫隙對其進(jìn)行耦合饋電；十字縫隙的兩臂長度不相等，寬度相等。通過控制兩個(gè)縫隙的長短實(shí)現(xiàn)左旋或右旋圓極化。所述啞鈴型槽縫的啞鈴握柄寬度越小，則天線的截止頻率越高；兩個(gè)啞鈴型槽縫間距越大，則濾波器的選通性越強(qiáng)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn): 1.此設(shè)計(jì)采用了三層堆疊的介質(zhì)諧振器結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)介質(zhì)諧振器相比，有效提高了介質(zhì)諧振器天線的增益，最高達(dá)到8.2dB。2.接地板上堆疊結(jié)構(gòu)的介質(zhì)諧振器實(shí)現(xiàn)了較小的天線尺寸。3.微帶饋線與接地板上的十字縫隙的配合，微帶饋線與十字縫隙呈45°。微帶饋線的長度和寬度以及十字縫隙的寬度實(shí)現(xiàn)了天線的良好匹配。4.接地板上增加兩個(gè)級聯(lián)的槽縫結(jié)構(gòu)展寬了天線阻抗帶寬。5.采用十字縫隙耦合饋電的方式以實(shí)現(xiàn)圓極化。在12.2GHz處天線的軸比約為0.09dB,獲得十分良好的圓極化特性。6.通過控制兩個(gè)縫隙的長度可以方便地實(shí)現(xiàn)左旋或右旋圓極化波。圖1所示結(jié)構(gòu)為左旋圓極化天線。【附圖說明】圖1圓極化介質(zhì)諧振器天線俯視圖。圖2圓極化介質(zhì)諧振器天線側(cè)視圖。圖3接地板上的槽縫結(jié)構(gòu)圖。圖4天線仿真S參數(shù)。圖5天線軸比曲線圖。圖6天線增益圖。圖7天線輻射方向圖(12.2GHz)。【具體實(shí)施方式】本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下: 實(shí)施例一: 參見圖廣圖3，本Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，包括介質(zhì)基板(I)上表面有一層金 屬接地板(6 )和一條處在介質(zhì)基板(I)下表面的微帶饋線(5 )，其特征在于: 1)在金屬接地板(6)上面中心處有一個(gè)三層堆疊的介質(zhì)諧振器(2)； 2)在金屬接地板(6)中心處有十字縫隙(3)； 3)所述微帶饋線(5)的內(nèi)端處在所述十字縫隙(3)的正下方，微帶饋線與十字縫隙(3)呈 45° ; 4)金屬接地板(6)上有兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫(4)，以展寬天線阻抗帶寬。實(shí)施例二: 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處是:所述三層堆疊的介質(zhì)諧振器(2)為下層介質(zhì)圓柱(2-1)、中層介質(zhì)圓柱(2-2)和上層介質(zhì)圓柱(2-3)堆疊而成,三層介質(zhì)圓柱的半徑相同，材料和高度不同，它們的高度和材料的介電常數(shù)對天線的主要影響是天線的諧振頻率，而其尺寸對天線的軸比帶寬影響較大。三層堆疊的圓極化介質(zhì)諧振器(2)由微帶饋線(5)通過金屬接地板(6)中心的十字縫隙(3)對其進(jìn)行耦合饋電；十字縫隙(3)的兩臂長度不相等，寬度相等。通過控制兩個(gè)縫隙的長短實(shí)現(xiàn)左旋或右旋圓極化。所述啞鈴型槽縫(4)的啞鈴握柄寬度越小，則天線的截止頻率越高；兩個(gè)啞鈴型槽縫(4)間距越大，則濾波器的選通性越強(qiáng)。實(shí)施例三: 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:1.天線的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，下層為微帶饋線(5)，中層為介質(zhì)基板(1)，特征阻抗為50歐姆的微帶饋線蝕刻在該介質(zhì)基板層；上層為接地板(6)，十字縫隙(3)及啞鈴型缺槽縫(4)均在此接地板(6)上進(jìn)行開槽；下層介質(zhì)圓柱(2-1);中層介質(zhì)圓柱(2-2);上層介質(zhì)圓柱(2-3)。2.三層堆疊的介質(zhì)諧振器(3)介質(zhì)半徑相同，而材料和高度不同。它們的高度和介電常數(shù)對天線主要影響天線的諧振頻率，其尺寸對天線的軸比帶寬影響較大。3.接地板(6)和微帶饋線(5)分別位于介質(zhì)基板(I)的上下兩面，圓柱形介質(zhì)諧振器(2 )由微帶線(5 )通過地板(6 )中心的十字縫隙(3 )對其進(jìn)行耦合饋電。如圖3所示，十字縫隙(3)的兩臂長度不相等，寬度相等，十字型耦合槽的兩臂和微帶饋線(5)偏置45度角，以便形成圓極化，通過控制兩個(gè)縫隙的長短實(shí)現(xiàn)左旋或右旋圓極化。調(diào)節(jié)縫隙寬度以及微帶饋線(5)的長度可以使微帶天線獲得良好的匹配。4.接地板(6)上兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫(4)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其位于接地板(6)上，即50歐微帶線的另一側(cè)。多槽縫級聯(lián)的結(jié)構(gòu)對展寬天線的阻抗帶寬有明顯的作用，可以很好地提高天線的性能。啞鈴握柄的寬度和啞鈴半徑對缺陷地結(jié)構(gòu)的截止頻率改變有著最大的作用:握柄寬度越小，天線的截止頻率就越高；當(dāng)截止頻率變高時(shí)，啞鈴的面積也就越小。截止頻率的改變也會由兩個(gè)缺陷地的間距和握柄長度的改變引起，握柄長度越大，截止頻率越小；兩個(gè)缺陷地的間距越大，濾波器的選通性就越強(qiáng)。5.圖4為天線仿真S參數(shù)，從圖中可看出S11 ( -1OdB阻抗帶寬達(dá)到27.67%，圖5為天線軸比曲線圖，從圖中可看出AR≤3dB的軸比帶寬為6.56%，而且在12.2GHz處天線的軸比大約為0.09dB。6.圖6為天線增益圖，在工作頻率llGHz-14.5GHz范圍內(nèi)，天線的最大增益為8.2dB，最小增益為6.0dB07.圖7為天線在12.2GHz處的方向圖。從圖中可看出，天線旁瓣較低，具有較好的輻射特性。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，包括介質(zhì)基板（1）上表面有一層金屬接地板（6）和一條處在介質(zhì)基板（1）下表面的微帶饋線（5），其特征在于：1）????在金屬接地板（6）上面中心處有一個(gè)三層堆疊的介質(zhì)諧振器（2）；2）????在金屬接地板（6）中心處有十字縫隙（3）；3）????所述微帶饋線（5）的內(nèi)端處在所述十字縫隙（3）的正下方，微帶饋線與十字縫隙（3）呈45°；4）????金屬接地板（6）上有兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫（4），以展寬天線阻抗帶寬。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，包括介質(zhì)基板(I)上表面有一層金屬接地板(6 )和一條處在介質(zhì)基板(I)下表面的微帶饋線(5 )，其特征在于: 1)在金屬接地板(6)上面中心處有一個(gè)三層堆疊的介質(zhì)諧振器(2)； 2)在金屬接地板(6)中心處有十字縫隙(3)； 3)所述微帶饋線(5)的內(nèi)端處在所述十字縫隙(3)的正下方，微帶饋線與十字縫隙(3)呈 45° ; 4)金屬接地板(6)上有兩個(gè)級聯(lián)的啞鈴型槽縫(4)，以展寬天線阻抗帶寬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ku波段圓極化介質(zhì)諧振器天線，其特征在于:所述三層堆疊的介質(zhì)諧振器(2)為下層介質(zhì)圓柱(2-1)、中層介質(zhì)圓柱(2-2)和上層介...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈文輝，劉潔，劉丹，張鈺，
申請(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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