本發(fā)明涉及一種微波通信器件，尤其涉及一種寬波束介質(zhì)諧振器天線。

背景技術(shù)：

1、寬波束天線是一種能夠在廣闊范圍內(nèi)接收和發(fā)送信號的天線，具有輻射范圍廣、抗干擾性強(qiáng)以及支持多頻段工作等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)可以很好的應(yīng)用在衛(wèi)星通信以及無人駕駛等方面；另外一方面，介質(zhì)諧振器天線由于介質(zhì)材料不存在導(dǎo)體損耗，具有抗干擾性強(qiáng)、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)以及介質(zhì)諧振器天線尺寸小效率高等特點(diǎn)，因此將寬波束天線與介質(zhì)諧振器天線相融合實(shí)現(xiàn)的寬波束介質(zhì)諧振器天線具有一定的研究價(jià)值。

2、現(xiàn)有的寬波束介質(zhì)諧振器天線一部分是通過融合多個介質(zhì)諧振器的模式來拓寬波束寬度；另一部分是通過利用高介電常數(shù)和減小接地尺寸等方法來拓寬波束寬度，有的通過調(diào)整襯底尺寸設(shè)計(jì)了寬波束圓極化微帶介質(zhì)天線，可以提高垂直輻射波束寬度。然而，目前報(bào)道的寬波束介質(zhì)諧振器天線具有尺寸大、對地面尺寸的要求嚴(yán)格，在實(shí)際環(huán)境中應(yīng)用起來可能會比較困難等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種寬波束介質(zhì)諧振器天線，在拓展介質(zhì)諧振器天線的波束寬度的同時(shí)，達(dá)到小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單的目的。

2、技術(shù)方案：一種寬波束介質(zhì)諧振器天線，包括從上而下設(shè)置的頂層金屬圓環(huán)、具有圓孔的高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)、頂層高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)、上層低介電常數(shù)基片層、中間金屬層結(jié)構(gòu)、下層低介電常數(shù)基片層、底層饋線結(jié)構(gòu)；

3、所述高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)上沿圓周均勻且緊密的加載一圈圓孔；所述頂層金屬圓環(huán)的半徑與高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)的半徑一致；中間金屬層結(jié)構(gòu)的中央位置刻蝕有矩形槽；底層饋線結(jié)構(gòu)與矩形槽垂直設(shè)置，并正對所述矩形槽的中部；信號通過底層饋線結(jié)構(gòu)饋入，通過矩形槽將信號耦合到頂層高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)并激勵出介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)的tm11模，同時(shí)激勵頂層金屬圓環(huán)的基模。

4、進(jìn)一步的，所述高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)的半徑為0.14λ0~0.17λ0，高度為0.015λ0~0.018λ0，所述高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)上加載的圓孔的半徑為0.006λ0~0.007λ0；

5、進(jìn)一步的，所述頂層高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)的長和寬尺寸一致，均為0.32λ0~0.35λ0。

6、進(jìn)一步的，所述矩形槽的長度在0.12λ0~0.15λ0之間，寬在0.03λ0~0.04λ0之間。

7、有益效果：現(xiàn)有的寬波束介質(zhì)諧振器天線的外形高、尺寸較大、配置高等缺點(diǎn)不利于無線通信系統(tǒng)的小型化發(fā)展。針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明一種寬波束介質(zhì)諧振器天線，通過在高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)上方加載具有圓孔的高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)以及一層金屬圓環(huán)，使得介質(zhì)諧振器的tm11模與金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)的基模相耦合，從而在拓展介質(zhì)諧振器天線的波束寬度的同時(shí)，達(dá)到了小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單的目的。

8、在金屬圓環(huán)和高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)之間加載具有緊密排布圓孔結(jié)構(gòu)的介質(zhì)圓環(huán)，不僅能夠增加耦合進(jìn)一步拓展波束，而且實(shí)現(xiàn)了一體化加工，提高了集成度。具體的，加載緊密排布圓孔結(jié)構(gòu)的介質(zhì)圓環(huán)，減小了高介電常數(shù)與金屬圓環(huán)之間的耦合損耗，從而增加了兩者之間模式的耦合，從而能夠進(jìn)一步拓展波束。高介電常數(shù)介質(zhì)塊、具有圓孔的高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)以及金屬圓環(huán)是一個整體，可以直接一體化加工，無需分開加工，從而減小了裝配誤差。

技術(shù)特征：

1.一種寬波束介質(zhì)諧振器天線，其特征在于，包括從上而下設(shè)置的頂層金屬圓環(huán)（1）、具有圓孔的高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)（2）、頂層高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)（3）、上層低介電常數(shù)基片層（4）、中間金屬層結(jié)構(gòu)（5）、下層低介電常數(shù)基片層（6）、底層饋線結(jié)構(gòu)（7）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬波束介質(zhì)諧振器天線，其特征在于，所述高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)（2）的半徑為0.14λ0~0.17λ0，高度為0.015λ0~0.018λ0，所述高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)（2）上加載的圓孔的半徑為0.006λ0~0.007λ0。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬波束介質(zhì)諧振器天線，其特征在于，所述頂層高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)（3）的長和寬尺寸一致，均為0.32λ0~0.35λ0。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬波束介質(zhì)諧振器天線，其特征在于，所述矩形槽（8）的長度在0.12λ0~0.15λ0之間，寬在0.03λ0~0.04λ0之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種寬波束介質(zhì)諧振器天線，通過在高介電常數(shù)介質(zhì)塊結(jié)構(gòu)上方加載具有圓孔的高介電常數(shù)介質(zhì)圓環(huán)以及一層金屬圓環(huán)，使得介質(zhì)諧振器的TM<subgt;11</subgt;模與金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)的基模相耦合，從而在拓展介質(zhì)諧振器天線的波束寬度的同時(shí)，達(dá)到了小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：徐凱,王世瑋,施金,蔡蓉,張凌燕,張威,王炳和
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17