本發(fā)明屬于全向天線技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是一種水平線極化全向介質(zhì)諧振天線，且該天線具有水平面高全向性、激勵結(jié)構(gòu)簡單和整體尺寸緊湊的特點。

背景技術(shù)：

天線按其方向性不同，可分為定向天線和全向天線。全向天線是指在水平面內(nèi)實現(xiàn)360°均勻輻射，垂直面內(nèi)有一定波束寬度的天線。全向天線發(fā)射的信號可以被水平面內(nèi)任意方位的接收端接收，同時可接收水平面各個方向的信號。全向天線在無線通信系統(tǒng)中一般應(yīng)用于大范圍覆蓋，點對多點通信，如廣播電視等場合。在軍事上，全向天線在衛(wèi)星通信、雷達傳感器網(wǎng)絡(luò)、空間飛行器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用；在日常生活中，全向天線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動通信、射頻識別、信道檢測等場合。相對于機械掃描天線和相控陣天線，全向天線可自然實現(xiàn)360°全向覆蓋，且結(jié)構(gòu)相對簡單。

在無線通信系統(tǒng)中，如果將發(fā)射端和接收端的垂直極化全向天線都換成水平極化全向天線，在其他相同條件下，接收到的信號強度將增加10dB左右。現(xiàn)在常用的水平極化全向天線大多是通過類電流環(huán)微帶結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，這類天線在實際應(yīng)用時，水平面的全向性較差，在2dB以上。如果改善水平面的全向性，天線的輻射和饋電結(jié)構(gòu)將復(fù)雜化，且天線在水平面的增益將降低。

1983年Long S A研究團隊首次系統(tǒng)地提出了DRA(dielectric resonator antenna,介質(zhì)諧振天線)。相比微帶天線，DRA有許多優(yōu)勢：

1、設(shè)計靈活度高。介電常數(shù)種類多，可以選擇的范圍較大；介質(zhì)諧振天線尺寸與介質(zhì)的相對介電常數(shù)的二分之一次方成反比，在相同頻率下，介電常數(shù)越大，天線尺寸越小，因而可以靈活地調(diào)整天線尺寸，實現(xiàn)天線的小型化設(shè)計。

2、外形結(jié)構(gòu)多樣，諧振模式豐富。介質(zhì)諧振天線除了有矩形、圓柱形、半球形等這些基本形狀外，還可以根據(jù)實際需要設(shè)計特定形狀，如環(huán)柱形。且每種形狀的介質(zhì)諧振天線有不同的諧振模式，可以利用不同的諧振模式提高天線性能。

3、介質(zhì)諧振天線基本不存在金屬損耗，因而當(dāng)頻率升高，金屬天線的歐姆損耗加大時，選擇低損耗的介質(zhì)材料制作的介質(zhì)諧振天線，天線的輻射效率更容易提高。

近幾年，全向介質(zhì)諧振天線已成為研究熱點，而水平極化全向天線，雙極化以及圓極化全向天線更是受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種具有新型激勵裝置、水平線極化、全向輻射特性的介質(zhì)諧振天線，該介質(zhì)諧振天線具有激勵裝置簡單，全向性高，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種介質(zhì)諧振天線，包括兩個完全相同的介質(zhì)圓環(huán)以及一個夾在兩個介質(zhì)圓環(huán)之間的激勵裝置，激勵裝置包括介質(zhì)圓盤以及刻蝕在介質(zhì)圓盤上的弧形單極子、錐形漸變線和阻抗匹配帶；兩個介質(zhì)圓環(huán)的中心和激勵裝置的中心位于同一條直線上；

其中，激勵裝置的具體結(jié)構(gòu)是：介質(zhì)圓盤的正面包括一個阻抗匹配帶、四條錐形漸變線和四個弧形單極子；阻抗匹配帶是以介質(zhì)圓盤的圓心為中心刻蝕出的圓形區(qū)域，阻抗匹配帶的直徑略小于介質(zhì)圓環(huán)的內(nèi)徑；每條錐形漸變線均與阻抗匹配帶電連接，每條錐形漸變線與一個弧形單極子電連接，四條錐形漸變線關(guān)于介質(zhì)圓盤中心旋轉(zhuǎn)對稱，四個弧形單極子關(guān)于介質(zhì)圓盤中心旋轉(zhuǎn)對稱；介質(zhì)圓盤的反面與正面結(jié)構(gòu)相同；從介質(zhì)圓盤的正面進行透視，介質(zhì)圓盤正面的四個弧形單極子和介質(zhì)圓盤反面的四個弧形單極子位于同一圓周，并且介質(zhì)圓盤正面的弧形單極子和介質(zhì)圓盤反面的弧形單極子交錯排列；

此外，介質(zhì)圓盤的中心開有通孔。介質(zhì)圓盤正面和反面的阻抗匹配帶分別連接同軸接頭的內(nèi)外導(dǎo)體。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的天線只包括兩個介質(zhì)圓環(huán)和一個激勵裝置，具有新型簡潔的特點。激勵裝置可有效地激勵起介質(zhì)圓環(huán)的特定模式，使得天線可以輻射全向的水平極化波。在工作頻帶內(nèi)，該天線的最大輻射方向在水平面(介質(zhì)圓環(huán)所在平面)，且在水平面上保證增益的同時天線具有高全向性的特點。此外，所設(shè)計的天線結(jié)構(gòu)緊湊，總效率較高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖，其中左半邊是實際結(jié)構(gòu)圖，右半邊是結(jié)構(gòu)展開圖；

圖2是本發(fā)明中提及的激勵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2(a)是激勵裝置的俯視圖，圖2(b)是激勵裝置的底視圖；圖2(c)是激勵裝置的正面透視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明提供的新型水平極化全向介質(zhì)諧振天線包括兩個完全相同的介質(zhì)圓環(huán)1和介質(zhì)圓環(huán)2以及激勵裝置3。

圖1是本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，全向介質(zhì)諧振天線包括兩個介質(zhì)圓環(huán)1和2完全相同。激勵裝置3的介質(zhì)圓盤的直徑和介質(zhì)圓環(huán)1的外徑相等。如圖1所示，實際上介質(zhì)圓環(huán)1的下表面和激勵裝置3的上表面緊密結(jié)合，介質(zhì)圓環(huán)2的上表面和激勵裝置3的下表面緊密結(jié)合，制作時可以用絕緣膠或介質(zhì)螺釘將介質(zhì)圓環(huán)1、介質(zhì)圓環(huán)2和激勵裝置3緊固在一起。介質(zhì)圓環(huán)1、介質(zhì)圓環(huán)2以及激勵裝置3的中心軸位于同一條直線上。

圖2是本發(fā)明中提及的激勵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2(a)所示，激勵裝置3的介質(zhì)圓盤300正面包括一個阻抗匹配帶301、四條錐形漸變線302和四個弧形單極子303，四條錐形漸變線302相同，四個弧形單極子303相同。阻抗匹配帶是以介質(zhì)圓盤300的圓心為中心刻蝕出的圓形區(qū)域，阻抗匹配帶的直徑略小于介質(zhì)圓環(huán)1的內(nèi)徑。每條錐形漸變線302均與阻抗匹配301帶電連接，每條錐形漸變線302與一個弧形單極子303電連接，四條錐形漸變線302關(guān)于介質(zhì)圓盤中心旋轉(zhuǎn)對稱，四個弧形單極子303關(guān)于介質(zhì)圓盤300中心旋轉(zhuǎn)對稱。介質(zhì)圓盤300正面的中心開有通孔304，正面的阻抗匹配帶301連接同軸接頭的內(nèi)導(dǎo)體。如圖2(b)所示，介質(zhì)圓盤的反面包括一個阻抗匹配帶311、四條錐形漸變線312和四個弧形單極子313。介質(zhì)圓盤的反面與正面結(jié)構(gòu)完全相同。如圖2(c)所示，激勵裝置的介質(zhì)圓盤300正面透視圖顯示，介質(zhì)圓盤正面的四個弧形單極子303和激勵裝置反面的四個弧形單極子313位于同一圓周，并且正面的四個弧形單極子和反面的四個弧形單極子交錯排列。

本發(fā)明提供的新型天線具有水平極化全向輻射特性，且在保證增益的條件下具有高全向性。介質(zhì)圓環(huán)的外徑、內(nèi)徑均可根據(jù)實際使用要求確定。通過選取介質(zhì)圓環(huán)的相對介電常數(shù)、尺寸合適的阻抗匹配帶、錐形漸變線以及弧形單極子，可設(shè)計出具有相似性能，用于不同頻段的水平極化全向介質(zhì)諧振天線。利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在微波暗室進行驗證，天線全向性高，即水平面方向圖波動性在0.5dB以內(nèi)；結(jié)構(gòu)緊湊，最大電長度可小于0.35。