一种天线制造技术

一种天线，包括介质谐振器，所述介质谐振器和接地层耦合，所述接地层位于介质基板上,所述介质基板具有位于接地层上的槽结构；以及单极子，所述单极子基本上由所述介质谐振器环绕，其中,当所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构被电信号激励时，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的组合设置为以基本上单向性的方式辐射与所述电信号相关的电磁信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通信系统的天线，但非仅限于涉及用于通信系统的具有侧向辐射的单向环状介质谐振器天线。
技术介绍
在无线电通信系统中，信息转换为无线电信号以电磁波或者辐射的形式传送。这些电磁信号进一步被合适的天线传送和/或接收。当需要在所需方向集中辐射之时，人们使用单向天线。在一些诸如办公室和家庭WIFI路由器的应用中，天线经常放在远离房间中心的位置，例如墙边。在这种情况下，具有侧向辐射图的单向天线优于具有垂直辐射图的天线。常规的侧向的单向天线需要较大的接地层或者空腔。人们希望减小天线的尺寸,以将天线放在更加紧凑的设备中,并且减少天线的可见度。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种天线，包括介质谐振器，所述介质谐振器和接地层耦合，所述接地层设置于介质基板上，所述介质基板具有位于接地层上的槽结构，以及单极子，所述单极子基本上由所述介质谐振器环绕；其中,当所述单极子，所述介质谐振器以及所述槽结构被电信号激励时，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的组合设置为以基本上单向性的方式辐射与所述电信号相关的电磁信号。在第一方面的一个实施例中，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的组合形成多个偶极子，所述多个偶极子设置为辐射所述电磁信号。在第一方面的一个实施例中，所述辐射的电磁信号有互补的辐射图。在第一方面的一个实施例中，在第一方向上的所述互补的辐射图由多个偶极子所构成的多个电磁辐射元件的叠加效果定义。在第一方面的一个实施例中，在与所述第一方向相反的第二方向上的所述互补的辐射图由多个偶极子所构成的多个电磁辐射元件的抵消效果定义。在第一方面的一个实施例中，所述多个偶极子包括磁偶极子以及垂直于磁偶极子的电偶极子。在第一方面的一个实施例中，所述多个偶极子包括水平磁偶极子以及竖直电偶极子。在第一方面的一个实施例中，所述电磁信号基本上沿着与所述接地层平行的所述第一方向辐射。在第一方面的一个实施例中，所述磁偶极子由所述介质谐振器和所述槽结构的组合定义。在第一方面的一个实施例中，所述磁偶极子根据所述介质谐振器的HEM11δ+2模式和所述槽结构的槽天线模式设置为构成多个电磁辐射元件中的至少一个。在第一方面的一个实施例中，所述电偶极子由单极子定义。在第一方面的一个实施例中，所述电偶极子设置为构成多个电磁辐射元件中的至少一个。在第一方面的一个实施例中，所述介质谐振器包括沿着所述介质谐振器的中心轴线的空腔。在第一方面的一个实施例中，所述单极子基本上被介质谐振器包围在沿着中心轴线的空腔内。在第一方面的一个实施例中，所述中心轴线正交于所述接地层。在第一方面的一个实施例中，所述槽结构基本上正交于所述中心轴线。在第一方面的一个实施例中，所述槽结构基本上是细长的并且垂直于位于所述接地层的纵向轴线。在第一方面的一个实施例中，所述槽结构基本上沿着所述纵向轴线从所述接地层的中心点偏移。在第一方面的一个实施例中，还包括所述介质基板上的微带传输线，所述微带传输线与所述接地层位于所述介质基板的相对侧。在第一方面的一个实施例中，所述微带传输线和所述单极子电气性连接。在第一方面的一个实施例中，所述微带传输线设置为与位于所述介质基板上的所述槽结构至少部分地重叠。在第一方面的一个实施例中，所述微带传输线设置为馈电所述槽结构。在第一方面的一个实施例中，还包括沿着所述微带传输线位于远离所述槽结构介质基板的边缘的连接器。在第一方面的一个实施例中，所述中心轴线位于所述微带传输线与所述槽结构重叠处。在第一方面的一个实施例中，所述介质谐振器为圆柱环状介质谐振器。在第一方面的一个实施例中，所述单极子为锥形单极子，倒锥形单极子，圆柱形单极子或梯级单极子。在第一方面的一个实施例中，所述槽结构被蚀刻在接地层上。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种天线阵列，所述天线阵列包括根据第一方面所述的多个天线。附图说明现在将通过示例参照下述附图对本专利技术的实施例进行详细描述,其中：图1是根据本专利技术一个实施例的天线立体图；图2是图1所示天线的侧面图；图3是图1所示天线的俯视图；图4是图1所示天线的仰视图；图5是图1所示天线没有介质谐振器的全视图；图6是示出图1所示天线的测量和仿真的反射系数的曲线图；图7是示出图1所示天线的测量和仿真的辐射图在3.3GHz工作的曲线图；图8是示出图1所示天线的测量和仿真的辐射图在3.5GHz工作的曲线图；图9是示出图1所示天线的测量和仿真的辐射图在3.7GHz工作的曲线图；图10是示出图1所示天线的测量和仿真的增益的曲线图；以及图11是示出图1所示天线的测量的效率曲线图。具体实施方式参见图1-5，示出天线100包括介质谐振器102，所述介质谐振器102和接地层104耦合，所述接地层104位于介质基板106之上，所述介质基板106具有位于所述接地层104上的槽结构108，以及单极子110，所述单极子110基本上由所述介质谐振器102环绕；其中当所述单极子110、所述介质谐振器102以及所述槽结构108被电信号激励时，所述单极子110、所述介质谐振器102以及所述槽结构108的组合设置为以基本上单向性的方式辐射与所述电信号相关的电磁信号。在这个实施例中，所述介质谐振器102为圆柱环状介质谐振器，所述圆柱环状介质谐振器里面包含一个空腔112。所述介质谐振器102可由如但不限于陶瓷或金属氧化物的介电材料构成。所述介质谐振器102位于所述介质基板106上，所述介质基板106包括一种具有一定厚度的矩形介电材料。设置一层金属在介质基板106的一侧上，以形成所述天线100的接地层104，并且所述介质谐振器102耦合于其上具有接地层104的所述介质基板106的那一侧上。参见图1-3，所述介质谐振器102以及所述空腔112沿着中心轴线设置，所述中心轴线优选为单个中心轴线。所述中心轴线基本上正交于所述接地层104和/或所述介质基板106，这样所述圆柱环状介质谐振器102主要垂直设置于所述介质基板106上。在一些实施例中，所述介质谐振器102和/或所述介质基板106可以为其他形状和尺寸。所述天线100还包括单极子110，所述单极子110基本上被所述环状介质谐振器102环绕。如附图所示，所述单极子110在所述空腔112内被环绕，所述空腔112由所述环状介质谐振器102定义。所述单极子110是一种导电体(诸如金属棒)，所述导电体设置成接收电信号以及当受到激励时辐射电磁信号。优选地，所述单极子110是一种倒锥形单极子，所述倒锥形单极子所具有的更窄的一端附连于所述介质基板106。可选地，所述单极子110可为锥形单极子，圆柱形单极子或者梯级单极子，或者本领域技术人员熟知的其他形状。所述天线100还包括槽结构108，所述槽结构108位于所述介质基板106上。在这个实施例中，所述槽结构108基本上是细长的并且位于所述接地层104上，形成所述接地层104的金属层的金属材料在所述槽结构108的该位置内不存在。所述槽结构108可蚀刻在所述接地层104上或者通过本领域技术人员熟知的任何一种方法形成在所述介质基板106上。此外，所述天线100包括位于所述介质基板106上的微带传输线114。所述微带传输线114位于所述接地层104的对面。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线，其包括介质谐振器，所述介质谐振器和接地层耦合，所述接地层位于介质基板上，所述介质基板具有位于所述接地层上的槽结构；以及单极子，所述单极子基本上由所述介质谐振器环绕；其中，当所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构被电信号激励时，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的组合设置为以基本上单向性的方式辐射与所述电信号相关的电磁信号。

【技术特征摘要】
2015.08.03 US 14/816,2251.一种天线，其包括介质谐振器，所述介质谐振器和接地层耦合，所述接地层位于介质基板上，所述介质基板具有位于所述接地层上的槽结构；以及单极子，所述单极子基本上由所述介质谐振器环绕；其中，当所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构被电信号激励时，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的组合设置为以基本上单向性的方式辐射与所述电信号相关的电磁信号。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述单极子、所述介质谐振器以及所述槽结构的所述组合形成多个偶极子，所述多个偶极子设置为辐射所述电磁信号。3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述辐射的电磁信号具有互补的辐射图。4.根据权利要求3所述的天线，其中，在第一方向上的所述互补的辐射图由所述多个偶极子所构成的多个电磁辐射元件的叠加效果定义。5.根据权利要求4所述的天线，其中，在与所述第一方向相反的第二方向上的所述互补的辐射图由所述多个偶极子所构成的所述多个电磁辐射元件的抵消效果定义。6.根据权利要求3所述的天线，其中，所述多个偶极子包括磁偶极子以及垂直于所述磁偶极子的电偶极子。7.根据权利要求3所述的天线，其中，所述多个偶极子包括水平磁偶极子以及竖直电偶极子。8.根据权利要求4所述的天线，其中，所述电磁信号基本上沿着与所述接地层平行的所述第一方向辐射。9.根据权利要求6所述的天线，其中，所述磁偶极子由所述介质谐振器和所述槽结构的组合定义。10.根据权利要求8所述的天线，其中，所述磁偶极子根据所述介质谐振器的HEM11δ+2模式和所述槽结构的槽天线模式设置为构成所述多个电磁辐射元件中的至少一个。11.根据权利要求6所述的天线，其中，所述电偶极子由所述单极子定义。12.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国华，郭磊，潘咏梅，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81