一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线制造技术

本发明专利技术公开了一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线，包括顶层介质结构、第一低介电常数介质基板、中间层金属结构、第二低介电常数介质基板、底层介质结构，构成对称型介质贴片谐振器；中间层金属结构包括呈中心对称的水平金属条带、水平矩形槽、一对竖直矩形槽、金属地；本发明专利技术所设计的天线结构针对现有的双向辐射天线带宽较窄，并且部分天线存在无法覆盖前向和后向、波束不对称、尺寸大或结构复杂等问题，能够在实现宽带双向辐射的同时，兼具前向与后向辐射覆盖、波束对称、尺寸小和结构简单等特点。单等特点。单等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线


[0001]本专利技术涉及微波通信领域，具体涉及一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线。

技术介绍

[0002]双向辐射天线能够实现前向和后向的双向覆盖，避免使用多个单向天线进行前后向空间的覆盖，减少多个单向天线间的干扰，提高通信链路质量、降低成本。在此基础上，宽带的双向辐射天线能够支持高速率通信需要的绝对带宽，以及满足多区域、多制式通信的应用需求。另外，在双向辐射天线中，使用介质贴片谐振器相比于使用金属贴片谐振器，具有高效率、低损耗、设计自由度高等优点。差分馈电的双向辐射天线既能够有效降低外界环境对天线产生的噪声干扰，还能够保证天线具有较低的交叉极化水平。因此，差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线具有重要的应用价值。
[0003]目前已报道的双向辐射天线多为金属贴片型天线，其设计方法主要有三种，第一种方法是利用相位控制网络调控单向辐射金属贴片天线阵列中阵元的相位分布实现双向辐射，但该类天线由于相位控制网络的加入导致天线尺寸较大、结构复杂。第二种方法是利用金属贴片天线单元两侧的等幅反向极化电场实现位于天线法向两侧的双向辐射，但是两个辐射方向的夹角无法达到180
°
，即无法覆盖前向和后向，且带宽较窄。第三种方法是通过单个中间层馈线激励背对背金属贴片或金属多贴片超表面，能够实现前向和后向的双向覆盖，但是存在双向辐射波束不对称及带宽较窄的问题。少数双向辐射天线以介质谐振器实现，主要使用置于印刷电路板上的陶瓷介质条作为辐射主体，以TM
δ2
模获得位于天线法向两侧的双向辐射，但是工作模式少导致工作带宽较窄，且两个辐射方向的夹角无法达到180
°
，即无法覆盖前向和后向。因此，有必要提出一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线，提升天线带宽，并能够兼顾前后向辐射、波束对称、小尺寸及高辐射效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的：针对现有的双向辐射天线带宽较窄，并且部分天线存在无法覆盖前向和后向、波束不对称、尺寸大或结构复杂等问题，提供一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线，能够在实现宽带双向辐射的同时，兼具前向与后向辐射覆盖、波束对称、尺寸小和结构简单等特点。
[0005]为实现以上功能，本专利技术设计一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线，该天线为中心对称结构，包括顶层介质结构1、第一低介电常数介质基板2、中间层金属结构3、第二低介电常数介质基板4、底层介质结构5，构成对称型介质贴片谐振器；
[0006]顶层介质结构1由一对材质、尺寸、形状相同的高介电常数介质贴片11
‑
1组成，两个高介电常数介质贴片11
‑
1底部相隔预设距离固定于第一低介电常数介质基板2上表面，该预设距离构成两个高介电常数介质贴片11
‑
1的中间矩形槽12
‑
1；第一低介电常数介质基板2、中间层金属结构3、第二低介电常数介质基板4依次层叠，其中中间层金属结构3包括一
对水平金属条带31、一对竖直矩形槽33、金属地34，每条水平金属条带31两侧还包括一对水平矩形槽32，竖直矩形槽33和水平矩形槽32为金属地34上蚀刻所成的结构，水平金属条带31由其两侧的水平矩形槽32，以及竖直矩形槽33包围形成，两竖直矩形槽33相对，每条水平金属条带31、其两侧的一对水平矩形槽32、金属地34构成一组共面波导传输线，两组共面波导传输线在金属地34上呈中心对称；中间层金属结构3两表面分别与第一低介电常数介质基板2下表面、第二低介电常数介质基板4上表面相接；
[0007]底层介质结构5与顶层介质结构1相同，包括两个高介电常数介质贴片11
‑
2，以及两者之间的中间矩形槽12
‑
2；底层介质结构5的两个高介电常数介质贴片11
‑
2底部与第二低介电常数介质基板4下表面相接，且底层介质结构5的两个高介电常数介质贴片11
‑
2与顶层介质结构1的两个高介电常数介质贴片11
‑
1在同一水平面上的投影重合；
[0008]天线工作时差分信号通过一对共面波导传输线馈入，传递至中间层金属结构3的竖直矩形槽33，并耦合至对称型介质贴片谐振器，在竖直矩形槽33和对称型介质贴片谐振器的共同作用下实现宽带双向辐射。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：第一低介电常数介质基板2、中间层金属结构3、第二低介电常数介质基板4为长宽相同的矩形结构，且三者边缘对齐。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：顶层介质结构1的高介电常数介质贴片11
‑
1之间的中间矩形槽12
‑
1，以及底层介质结构5的两个高介电常数介质贴片11
‑
2之间的中间矩形槽12
‑
2长度不小于0.8λ0，且不大于0.85λ0，其宽度不小于0.3λ0，且不大于0.35λ0，其中λ0为中心频率对应的自由空间波长。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：中间层金属结构3的一对竖直矩形槽33长度不小于0.35λ0，且不大于0.4λ0，相对的两竖直矩形槽33中心间距不小于0.4λ0，且不大于0.45λ0。
[0012]有益效果：本专利技术利用一对差分馈电的共面波导馈线激励一对竖直矩形槽的同向分布基模以及对称型介质贴片谐振器的TE
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模和奇分布TE
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模，结合共面波导开路端指向竖直矩形槽中心，以及竖直矩形槽位于TE
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模垂直电场指向转变区域和奇分布TE
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模电场中等强度区域，获得宽带的前后双向辐射，并且兼顾波束对称、小尺寸和结构简单等特点。
[0013]相对于现有技术，本专利技术的优点包括：
[0014]1、利用一对差分馈电的共面波导馈线激励一对竖直矩形槽的同向分布基模以及对称型介质贴片谐振器的TE
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模和奇分布TE
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模，结合共面波导开路端指向竖直矩形槽中心，以及竖直矩形槽位于TE
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模垂直电场指向转变区域和奇分布TE
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模电场中等强度区域，获得宽带的前后双向辐射，并且兼顾波束对称、小尺寸和结构简单等特点。
[0015]2、高介电常数介质贴片通过中间矩形槽分割成左右对称两部分，总长度在0.8λ0～0.85λ0之间，宽度在0.3λ0～0.35λ0之间，是形成TE
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模和奇分布TE
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模的关键结构。
[0016]3、竖直金属槽上下对称，上下方向长度在0.35λ0～0.4λ0之间，是形成频带内第一谐振点的关键因素，间距在0.4λ0～0.45λ0之间是保证TE
3x11
模和奇分布TE
2x11
模获得良好匹配的关键因素。
[0017]4、左右两侧共面波导传输线构成对称的差分馈电结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分宽带双向辐射介质贴片谐振器天线，其特征在于，该天线为中心对称结构，包括顶层介质结构(1)、第一低介电常数介质基板(2)、中间层金属结构(3)、第二低介电常数介质基板(4)、底层介质结构(5)，构成对称型介质贴片谐振器；顶层介质结构(1)由一对材质、尺寸、形状相同的高介电常数介质贴片(11
‑
1)组成，两个高介电常数介质贴片(11
‑
1)底部相隔预设距离固定于第一低介电常数介质基板(2)上表面，该预设距离构成两个高介电常数介质贴片(11
‑
1)的中间矩形槽(12
‑
1)；第一低介电常数介质基板(2)、中间层金属结构(3)、第二低介电常数介质基板(4)依次层叠，其中中间层金属结构(3)包括一对水平金属条带(31)、一对竖直矩形槽(33)、金属地(34)，每条水平金属条带(31)两侧还包括一对水平矩形槽(32)，竖直矩形槽(33)和水平矩形槽(32)为金属地(34)上蚀刻所成的结构，水平金属条带(31)由其两侧的水平矩形槽(32)，以及竖直矩形槽(33)包围形成，两竖直矩形槽(33)相对，每条水平金属条带(31)、其两侧的一对水平矩形槽(32)、金属地(34)构成一组共面波导传输线，两组共面波导传输线在金属地(34)上呈中心对称；中间层金属结构(3)两表面分别与第一低介电常数介质基板(2)下表面、第二低介电常数介质基板(4)上表面相接；底层介质结构(5)与顶层介质结构(1)相同，包括两个高介电常数介质贴片(11
‑
2)，以及两者之间的中间矩形槽(12
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2)；底层介质结构(5)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：施金，刘谷，徐宗铭，林垄龙，路易，赵瑞静，杨永杰，
申请(专利权)人：中天射频电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：