[发明专利]一种双频点/高辐射效率的平面微波谐振天线

说明书

本发明公开了一种新型双频点/高辐射效率的平面微波谐振天线，包括长方形介质基板，其基板底面是接地辐射贴片，及置于介质基板上表面的直角折线对称凹形的金属箔片制馈线。利用SMA接头将内心直接焊接在馈线上，连接接地辐射贴片。该发明借助电磁仿真软件ANSYS HFSS进行仿真设计，通过改变馈电天线的形状和尺寸进行实时仿真，将多参数仿真数据以及仿真图进行联合计算，对天线的结构、材料以及工艺上进行优化，确认仿真结果的可靠性。增加天线的有效辐射电阻，减少高次模的产生，提高天线的辐射效率，达到提高天线系统的整体效果，在同一基板、同一平面上实现双频点及高辐射效率的要求，实现双频点的应用。

技术领域

本发明涉及射频微波领域，具体是一种高辐射效率的平面双频点微波谐振天线，应用于核磁共振领域研究。

背景技术

随着核磁共振技术的日益进步，其作为一种无损测量技术，因在分析物质上具有的高分辨率、迅速准确以及信息丰富的优点得到重视，为多学科领域的研究提供了重要的分析测量的技术支持。通过外加射频微波，当频率与自旋的拉莫尔进动匹配时，产生共振。在其实验以及应用上，需要使用更高辐射效率的天线来提供一个能进行相关脉冲调控实验的微波环境。如今在该领域天线上的应用最为广泛、效果最好的是微波谐振天线。

微波谐振天线是由PCB表面负载任意形状的金属箔片构成的，将天线单元蚀刻到绝缘的介质基板上，并在基板的反面粘贴一层连续的金属层，形成接地平面，通过转接头在金属箔片制的馈线上同地面输入射频电流，将高频电流转换为电磁波。在三维谐振器的设计上，形状多变。以平面的微波谐振天线形式存在时具有简单的二维物理几何结构，以及损耗低、强集中辐射能力的优点。同时介质基板介电常数的选择范围很大（通常在6~140范围内），可以根据不同的应用需要，灵活选择介质基板的材料，控制尺寸。在相关高频天线的应用上，设计和制造出的体积小，也符合于相关高频微波辐射馈能应用的需要。

在天线的设计上，天线的体积增大，会受到实验环境的限制，同时提高辐射效率也要求减小馈线路径。如今的多频点天线设计，普遍结构复杂，有通过引入不同谐振频率的寄生谐振，也有采用多个耦合馈电，来形成多频点。多层叠加的设计以及三维设计，制造难度大，且在形状和体积上受到应用环境的限制。

现有的多频点天线，在设计上目的性明确，导致应用范围比较单一，多应用于移动通信，甚至存在具有八个操作频点的多频天线，但都无法应用于实现多种脉冲序列的核磁共振实验。操作频点单一地分布于低频段，或单一地分布于高频段，无法满足实现核磁共振相关实验对于共振频率的要求，因此，还需要进一步提高天线性能，使其更灵活应用于不同工作频段的实验。

发明内容

在同领域、同实验条件应用下，皆以多层或三维的复杂形式存在，在实验环境的应用上受到了限制，同时没有符合实验所需频段研究。本发明目的是提供一种双频点、具有高辐射效率的小型平面微波谐振天线，应用于两种不同共振频段的实验。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双频点/高辐射效率的平面微波谐振天线，包括介质基板，所述介质基板底面设有接地辐射贴片，所述介质基板上表面设有金属箔片制馈线和馈电端口，两个馈电端口位于金属箔片制馈线两端；所述介质基板上位于馈电端口处开有接头安装孔，所述接头安装孔内安装SMA接头，所述SMA接头将馈电端口和接地辐射贴片连接，所述介质基板四角开有平台安装孔。

金属箔片制馈线通过预留的馈电接口，用SMA接头与接地辐射贴片相连接，辐射贴片与馈线置于介质基板上。

进一步，对馈线采用直角折线对称凹形的布线方式，在不改变基板尺寸的同时，合理布局，从整体上减小该多频天线的长度，减小天线的占用空间，实现在同一基板平面上实现双频点兼容。

进一步，通过在Polar SI9000特性阻抗计算以及ANSYS联合仿真计算，调节馈电点阻抗，实现天线的实际输入阻抗与特性阻抗的匹配。