[发明专利]一种基于金属环加载的环形介质谐振器宽带准八木天线

说明书

本发明具体涉及一种基于金属环加载的环形介质谐振器宽带准八木天线，属于天线技术领域。包括基板，基板包括微波介质基片构成的上层和下层；还包括环形介质谐振器、反射器、差分微带对、共面带线；环形介质谐振器粘贴在基板的上层表面；环形介质谐振器内环侧壁涂有金属银，金属银构成金属环，将降低环形介质谐振器的高次模频率；反射器印制在基板的下层；差分微带对、共面带线均印制在基板的上层；差分微带对与共面带线连接；共面带线与环形介质谐振器的下表面接触，同时激励起环形介质谐振器的基模和高次模，环形介质谐振器的基模和高次模组构成一个天线的宽带响应。本发明不仅有效的拓展了天线带宽，而且在天线带内具备稳定的辐射性能。

技术领域

本发明具体涉及一种基于金属环加载的环形介质谐振器宽带准八木天线，属于天线技术领域。

背景技术

随着无线系统的发展，端射天线由于其特定的应用而受到了广泛的关注，例如点对点通信系统和雷达成像系统。迄今为止，全世界已研究和开发了各种类型的端射天线，包括对数周期天线，喇叭天线，表面波天线和准八木天线。对数周期天线具有用于端射辐射的超宽带宽，但由于部分辐射特性，其端射增益受到限制。传统的金属喇叭天线增益高，带宽大，但体积大，重量大。为了减轻喇叭天线的重量，研究者们提出了基片集成波导喇叭天线。但是，由于基片集成喇叭天线开口端太薄，因此其工作频带较窄。维瓦尔第天线也具有宽带特性，但是随着工作频率的增加，交叉极化和旁瓣将迅速恶化。准八木天线是一种典型的端射天线，具有结构简单，重量轻，方向性好，易组阵等优点，具有很强的吸引力。随着现代无线通信系统的发展，低频频谱资源日渐紧缺，高频频谱拥有丰富的频谱资源，天线作为无线通信系统的发射和接受端，工作频率水涨船高。传统的利用金属带条作为辐射单元的天线受限于趋肤效应，在高频率工作时会有更多的损耗。因为介质谐振器中没有表面电流，因此利用介质谐振器作为辐射单元的天线在高频的损耗会比较少。现有的基于介质谐振器的八木天线，介质谐振器构成的辐射单元只有一个主模式被激励，因此其工作带宽较窄，无法满足现代无线通信系统中的宽频和多频工作要求。因此具有宽带响应的基于介质谐振器的准八木天线在现代无线通信系统中是迫切需要的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

一种基于金属环加载的环形介质谐振器宽带准八木天线，包括基板，所述基板包括微波介质基片构成的上层和下层；还包括环形介质谐振器、反射器、差分微带对、共面带线；所述环形介质谐振器粘贴在基板的上层表面；所述环形介质谐振器内环侧壁涂有金属银，所述金属银构成金属环，将降低环形介质谐振器的高次模频率；所述反射器印制在所述基板的下层；所述差分微带对、共面带线均印制在基板的上层；所述差分微带对与共面带线连接；所述共面带线与环形介质谐振器的下表面接触，同时激励起环形介质谐振器的基模和高次模；所述环形介质谐振器的基模和高次模组构成一个天线的宽带响应。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述环形介质谐振器的外径为中心频率对应的三分之一空气波长。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述环形介质谐振器的外径与内径的比例d₁/d₂为4.5。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述反射器为带有圆弧型凹陷的地。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述环形介质谐振器靠近反射器一侧的边缘与反射器圆弧型凹陷之间的距离均为天线中心频率对应的四分之一空气波长。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述反射器为金属地；所述金属地，在作为天线的反射器的同时也作为差分微带对的地。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述共面带线与环形介质谐振器接触部分的宽度大于共面带线的其他部分宽度。

进一步的作为本发明的优选技术方案，所述天线的中心频率为9.26GHz，相对带宽FBW为15.7％，即反射系数小于-10dB部分。