高增益定向辐射介质谐振器天线制造技术

本发明专利技术提供了一种高增益定向辐射介质谐振器天线，包括矩形的金属介质基板(1)，金属介质基板上设置有主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)，主谐振介质(2)沿金属介质基板纵向方向偏离金属介质基板几何中心，主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)之间沿金属介质基板纵向方向保持有距离，主谐振介质的内筒中设置有馈电探针(4)，金属介质基板两纵向边缘处分别设置有一组金属柱队列(5)。本发明专利技术通过引向谐振介质初步引向并提高增益，再通过两组金属柱队列进一步增强天线的方向性能并进一步提高增益，使天线的性能大大提升，主谐振介质柱面上设置金属贴片(6)，使天线可在全向工作模式下实现定向辐射，大大扩展了天线的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
高增益定向辐射介质谐振器天线
本专利技术涉及天线设备，特别的，涉及一种高增益定向辐射介质谐振器天线。
技术介绍
现有的介质谐振器天线主要包括两类：一是全向辐射介质谐振器天线，二是定向辐射介质谐振器天线，定向辐射介质谐振器天线通常是在介质谐振器中，在模式具有单向性或者定向性的辐射模式的基础上，添加寄生结构，实现定向辐射。现有高增益定向介质谐振器天线主要包括有两种结构形式，一种是参考反射面天线，在主辐射结构背后添加起反射作用的金属腔体，结构复杂，体积较大；另一种是通过将天线单元组成阵列，体积较大。另外，随着无线、探测、传输、控制等领域的不断发展，对定向天线的的要求越来越高，一方面要尽量结构简单，另一方面要求天线保证良好的方向性、工作带宽不能太窄，且增益要尽量高。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高增益定向辐射介质谐振器天线，以解决
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高增益定向辐射介质谐振器天线，包括矩形的金属介质基板1，金属介质基板板面上与其中一条边平行的方向即Y轴向为纵向，而与其相邻边平行的方向即X轴向为横向，金属介质基板板面上设置有主谐振介质2与引向谐振介质3，主谐振介质2沿金属介质基板纵向方向偏离金属介质基板几何中心，引向谐振介质3与主谐振介质2沿金属介质基板纵向方向排列，主谐振介质2与引向谐振介质3之间沿金属介质基板纵向方向保持有间隙，所述主谐振介质为筒形结构，主谐振介质的内筒中设置有馈电探针4，金属介质基板两纵向边缘处分别设置有一组沿纵向排列的金属柱队列5，每一组所述金属柱队列5包括若干根间距设置的金属柱51。进一步的，所述金属介质基板上的金属柱队列沿金属介质基板横向方向与引向谐振介质3和/或主谐振介质2相对。优选的，所述主谐振介质的中心点离金属介质基板一边在纵向上的距离s1等于22～30mm；在纵向上，所述金属柱队列中最近一根金属柱的中心点离金属介质基板一边的距离c1等于18～30mm，且c1小于或等于s1；在横向上，所述金属柱队列中金属柱的中心点离金属介质基板近边的距离c2等于1.8～2.1mm。优选的，所述金属柱的高度h4等于3.8～4.2mm，所述金属柱队列中，相邻两金属柱外圆面之间的间距b等于0.4～1.5mm。优选的，每一组所述金属柱队列中所包括的金属柱数量为11～26根。优选的，所述主谐振介质与引向谐振介质均为带内筒的圆筒状结构，所述主谐振介质2的中轴线与引向谐振介质3中轴线之间沿金属介质基板纵向方向的距离s2等于8～15mm。优选的，主谐振介质与引向谐振介质的材质均为陶瓷，所述金属介质基板的材质为铜。优选的，所述金属介质基板的长度L为75～85mm，金属介质基板的宽度W为55～65mm，金属介质基板的厚度t为1～1.3mm；所述引向谐振介质外半径r4等于3.3～3.7mm，引向谐振介质内半径r3等于1.3～1.6mm，引向谐振介质高度h2等于3.3～3.5mm；所述主谐振介质外半径r2等于4.3～4.7mm，主谐振介质内半径r1等于1～1.6mm，主谐振介质高度h1等于4.3～4.5mm；所述馈电探针直径d1等于0.9～1.1mm，馈电探针高度h3等于5.6～6.2mm；所述金属柱直径d2等于0.9～1.1mm。进一步优选的，所述馈电探针的高度为6mm，馈电探针的直径为1mm。进一步的，所述主谐振介质2与引向谐振介质3相背的一侧柱面上设置有金属贴片6。有益效果：本专利技术在主谐振介质的旁边设置了引向谐振介质对天线辐射进行初步引向并提高增益，再通过两组金属柱队列进一步增强天线的方向性能并进一步提高增益，使天线的性能大大提升，本专利技术还在主谐振介质柱面上设置金属贴片，可减小天线的背瓣并提高天线的方向图3dB波束宽度，大大提高天线的方向性，增加金属贴片后可使天线的工作模式产生扰动，使天线可在全向工作模式下实现定向辐射，由于此时天线的全向模式是天线的主模，也是基模，可以使天线的定向辐射的方向图带宽更宽，表现更加稳定，为介质谐振天线的定向辐射探索了一种新方法，在宽带定向辐射天线中有广阔应用前景，大大扩展了天线的应用范围。本专利技术中，金属介质基板上的主谐振介质与引向谐振介质偏离金属介质基板的几何中心设置，金属介质基板本身也有一定有引向作用。本专利技术通过合理设置主谐振介质与引向谐振介质之间的距离、馈电探针的长度以及主谐振介质内壁与馈电探针之间的缝隙尺寸，使天线的阻抗匹配性能达到最佳。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例一的天线立体结构图；图1.1是本专利技术优选实施例一的天线俯视图；图1.2是本专利技术优选实施例一的天线侧视图；图2是本专利技术优选实施例二的天线立体结构图；图3是本专利技术优选实施例三的天线立体结构图；图4是本专利技术对比例一的天线立体结构图；图5是本专利技术对比例二的天线立体结构图；图6是本专利技术实施例一、实施例二、实施例三与对比例一、对比例二的天线在工作频带内的增益曲线图。图7是本专利技术实施例一、实施例二、实施例三与对比例一、对比例二的天线的辐射方向图；图8是本专利技术实施例一、实施例二、实施例三与对比例一、对比例二的天线的S参数曲线图(其中实施例一的天线位于10GHz附近的谐振点的S曲线未完全示出，可参考图9～图11)；图9是实施例一在不同的主谐振介质与引向谐振介质距离(s2)条件下的S参数扫描曲线图；图10是实施例一在不同的馈电探针高度(h3)条件下的S参数扫描曲线图；图11是实施例一在不同的主谐振介质内半径(r1)条件下的S参数扫描曲线图。图中：1-金属介质基板，2-主谐振介质，3-引向谐振介质，4-馈电探针，5-金属柱队列，51-金属柱，6-金属贴片。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1及图1.1、图1.2的实施例一的高增益定向辐射介质谐振器天线，包括矩形的金属介质基板1，金属介质基板板面上与长边平行的方向即Y轴向为纵向，而与其短边平行的方向即X轴向为横向，金属介质基板板面上设置有主谐振介质2与引向谐振介质3，主谐振介质2沿金属介质基板纵向方向偏离金属介质基板几何中心，引向谐振介质3与主谐振介质2沿金属介质基板纵向方向排列，主谐振介质2与引向谐振介质3之间沿金属介质基板纵向中轴线方向保持有间隙，主谐振介质为圆筒形结构，主谐振介质的内筒中设置有馈电探针4，金属介质基板两纵向边缘处分别设置有一组沿纵向排列的金属柱队列5，每一组金属柱队列5包括16根间距设置的金属柱51。实施例一中，主谐振介质2与引向谐振介质3相背的一侧柱面上设置有金属贴片6。实施例一中，金属柱队列5沿金属介质基板横向方向与引向谐振介质3及主谐振介质2相对。实施例一中，主谐振介质与引向谐振介质均为带内筒的圆筒状结构，主谐振介质与引向谐振介质的材质均为陶瓷，金属介质基板的材质为铜。参见图1.1及图1.2，实施例一中的天线各部件及部位的尺寸如表1：表1参见图2的实施例二的高增益定向辐射介质谐振器天线，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高增益定向辐射介质谐振器天线，其特征在于，包括矩形的金属介质基板(1)，金属介质基板板面上与其中一条边平行的方向即Y轴向为纵向，而与其相邻边平行的方向即X轴向为横向，金属介质基板板面上设置有主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)，主谐振介质(2)沿金属介质基板纵向方向偏离金属介质基板几何中心，引向谐振介质(3)与主谐振介质(2)沿金属介质基板纵向方向排列，主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)之间沿金属介质基板纵向方向保持有间隙，所述主谐振介质为筒形结构，主谐振介质的内筒中设置有馈电探针(4)，金属介质基板两纵向边缘处分别设置有一组沿纵向排列的金属柱队列(5)，每一组所述金属柱队列(5)包括若干根间距设置的金属柱(51)。

【技术特征摘要】
1.一种高增益定向辐射介质谐振器天线，其特征在于，包括矩形的金属介质基板(1)，金属介质基板板面上与其中一条边平行的方向即Y轴向为纵向，而与其相邻边平行的方向即X轴向为横向，金属介质基板板面上设置有主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)，主谐振介质(2)沿金属介质基板纵向方向偏离金属介质基板几何中心，引向谐振介质(3)与主谐振介质(2)沿金属介质基板纵向方向排列，主谐振介质(2)与引向谐振介质(3)之间沿金属介质基板纵向方向保持有间隙，所述主谐振介质为筒形结构，主谐振介质的内筒中设置有馈电探针(4)，金属介质基板两纵向边缘处分别设置有一组沿纵向排列的金属柱队列(5)，每一组所述金属柱队列(5)包括若干根间距设置的金属柱(51)。2.根据权利要求1所述的一种高增益定向辐射介质谐振器天线，其特征在于，所述金属介质基板上的金属柱队列沿金属介质基板横向方向与引向谐振介质(3)和/或主谐振介质(2)相对。3.根据权利要求2所述的一种高增益定向辐射介质谐振器天线，其特征在于，所述主谐振介质的中心点离金属介质基板一边在纵向上的距离s1等于22～30mm；在纵向上，所述金属柱队列中最近一根金属柱的中心点离金属介质基板一边的距离c1等于18～30mm，且c1小于或等于s1；在横向上，所述金属柱队列中金属柱的中心点离金属介质基板近边的距离c2等于1.8～2.1mm；所述金属柱的高度h4等于3.8～4.2mm，所述金属柱队列中，相邻两金属柱外圆面之间的间距b等于0.4～1.5mm。4.根据权利要求3所述的一种高增益定向辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，赵宁，刘培国，黄纪军，刘继斌，卢中昊，周东明，覃宇建，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43