本發(fā)明涉及一種微波通信器件，尤其涉及一種寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線。

背景技術(shù)：

1、介質(zhì)諧振器天線以介質(zhì)諧振模式工作，在較高頻率，例如毫米波頻段，能夠有效解決導體損耗帶來的輻射效率下降問題。將介質(zhì)諧振器應(yīng)用在端射天線領(lǐng)域形成介質(zhì)諧振器端射天線，可以在保持高輻射效率的同時，獲得沿著天線結(jié)構(gòu)延展方向的輻射，以便在手機終端、衛(wèi)星通信、雷達探測等領(lǐng)域得到應(yīng)用。雙波束介質(zhì)諧振器端射天線能夠覆蓋多個區(qū)域，從而有效克服多徑衰落效應(yīng)和干擾效應(yīng)，用于提升系統(tǒng)容量和通信鏈路質(zhì)量。然而，窄帶的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線無法滿足5g時代對于高速率和高容量的需求，因此有必要探索寬帶的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線。

2、目前，雙波束端射天線主要是金屬類型天線，雙波束介質(zhì)諧振器端射天線較少。對于金屬類型的雙波束端射天線主要有三種。第一種是在端射偶極子的前方、兩側(cè)等位置添加周期性超材料結(jié)構(gòu)，以高折射率牽引電磁波向兩個方向匯聚，從而實現(xiàn)雙波束輻射，但是添加額外的大量結(jié)構(gòu)導致該類天線出現(xiàn)尺寸大、剖面高、結(jié)構(gòu)復雜等問題。第二種是利用基片集成波導功分激勵一對反相偶極子，實現(xiàn)基礎(chǔ)的雙波束端向輻射功能，并在前方引入周期性結(jié)構(gòu)提高雙波束天線的增益，由于需要兩個天線及饋電網(wǎng)絡(luò)，整體尺寸偏大。第三種是利用雪花狀和菱形金屬輻射體，獲得對稱分布的一對電流，從而實現(xiàn)雙波束端向輻射，但是該類天線增益和輻射效率都比較低。上述雙波束端射天線在類別上均屬于金屬類天線，在毫米波頻段相比于介質(zhì)諧振器類型的雙波束端射天線存在效率相對較低的問題，而且此類天線帶寬較窄，部分天線還存在平面尺寸大、剖面高或結(jié)構(gòu)復雜等問題。目前的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線設(shè)計方法僅有一種，即通過差分饋電激勵起矩形介質(zhì)諧振器的te13δ模式,并通過對te13δ模式場分布進行優(yōu)化，使得兩側(cè)的電場半圈跟中間的反相電場圈在遠場端射方向上獲得抵消，形成雙波束輻射，該方法雖然能獲得較高的輻射效率，但是天線的帶寬較窄，因此有必要設(shè)計一種具有寬頻帶響應(yīng)的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，在獲得寬帶雙波束端向輻射的同時，保持較高輻射效率，并且整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)簡單。

2、技術(shù)方案：一種寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，包括介質(zhì)諧振器和饋電結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)諧振器由兩層高介電常數(shù)基片與中間一層低介電常數(shù)基片組成，所述介質(zhì)諧振器中央垂直加載等效電壁，整體形成反相介質(zhì)諧振器，所述反相介質(zhì)諧振器能夠支持雙波束端向輻射的等效te12δ模式和反相te13δ模式；所述饋電結(jié)構(gòu)包括t型條帶，當信號從所述t型條帶中間饋入時能形成反相的水平電場，用于激勵所述反相介質(zhì)諧振器的兩個雙波束端向輻射模式。

3、進一步的，所述兩層高介電常數(shù)基片呈現(xiàn)矩形介質(zhì)塊形狀，且上下對稱；所述高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)遠大于所述低介電常數(shù)基片的介電常數(shù)。

4、進一步的，所述等效電壁包括四個長條形金屬片，分別位于所述低介電常數(shù)基片與兩層高介電常數(shù)基片之間，以及所述兩層高介電常數(shù)基片的外表面；四個長條形金屬片尺寸一致且相互對齊，一列金屬化過孔貫穿各基片以及各長條形金屬片，并與各長條形金屬片相連接。

5、進一步的，所述t型條帶位于所述低介電常數(shù)基片上表面，同一表面的長條形金屬片的一端與所述t型條帶頂部中央連接。

6、有益效果：現(xiàn)有的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線帶寬較窄，而金屬類雙波束端射天線不僅存在帶寬窄及輻射效率低的問題，還存在平面尺寸大、剖面高或結(jié)構(gòu)復雜等問題。本發(fā)明將長條形金屬片與一列金屬化過孔形成的等效電壁作用于兩層高介電常數(shù)基片與一層低介電常數(shù)基片組成的介質(zhì)諧振器，形成能夠支持雙波束端向輻射的等效te12δ模式和反相te13δ模式，并能被t型條帶結(jié)構(gòu)激勵，形成寬帶高輻射效率的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，同時該天線具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

7、具體的，四層尺寸相同的長條形金屬片與一列金屬化過孔貫穿連接，形成等效電壁，等效電壁位于與兩層高介電常數(shù)基片與一層低介電常數(shù)基片組成的介質(zhì)諧振器的中間，整體形成反相介質(zhì)諧振器，能夠形成等效te12δ模式和反相te13δ模式，都能支持端向雙波束輻射。反相介質(zhì)諧振器的高介電常數(shù)基片呈現(xiàn)矩形介質(zhì)塊形狀，且上下對稱。當信號從t型條帶中間饋入時能形成反相的水平電場，可以激勵反相介質(zhì)諧振器的兩個雙波束端向輻射模式。

技術(shù)特征：

1.一種寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，其特征在于，包括介質(zhì)諧振器和饋電結(jié)構(gòu)；所述介質(zhì)諧振器由兩層高介電常數(shù)基片與中間一層低介電常數(shù)基片組成，所述介質(zhì)諧振器中央垂直加載等效電壁，整體形成反相介質(zhì)諧振器，所述反相介質(zhì)諧振器能夠支持雙波束端向輻射的等效te12δ模式和反相te13δ模式；所述饋電結(jié)構(gòu)包括t型條帶，當信號從所述t型條帶中間饋入時能形成反相的水平電場，用于激勵所述反相介質(zhì)諧振器的兩個雙波束端向輻射模式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，其特征在于，所述兩層高介電常數(shù)基片呈現(xiàn)矩形介質(zhì)塊形狀，且上下對稱；所述高介電常數(shù)基片的介電常數(shù)遠大于所述低介電常數(shù)基片的介電常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，其特征在于，所述等效電壁包括四個長條形金屬片，分別位于所述低介電常數(shù)基片與兩層高介電常數(shù)基片之間，以及所述兩層高介電常數(shù)基片的外表面；四個長條形金屬片尺寸一致且相互對齊，一列金屬化過孔貫穿各基片以及各長條形金屬片，并與各長條形金屬片相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，其特征在于，所述t型條帶位于所述低介電常數(shù)基片上表面，同一表面的長條形金屬片的一端與所述t型條帶頂部中央連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種寬帶雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，將長條形金屬片與一列金屬化過孔形成的等效電壁作用于兩層高介電常數(shù)基片與一層低介電常數(shù)基片組成的介質(zhì)諧振器，形成能夠支持雙波束端向輻射的等效TE<subgt;12δ</subgt;模式和反相TE<subgt;13δ</subgt;模式，并能被T型條帶結(jié)構(gòu)激勵，形成寬帶高輻射效率的雙波束介質(zhì)諧振器端射天線，同時該天線具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。

技術(shù)研發(fā)人員：施金,徐冉昊,郭毅,徐凱,姜芮芮,張凌燕,郁梅
受保護的技術(shù)使用者：南通大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17