基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，通过引入拱形匹配结构，在不改变天线尺寸条件下，大幅降低了环形馈电结构的介质谐振器天线的工作频率，同时，通过引入拱形匹配结构，在不改变天线尺寸条件下还可实现环形馈电结构的介质谐振器天线的三频工作，也不会增加天线的加工成本。

Three-Frequency Dielectric Resonator Antenna Based on Arch Matched Ring Feed Structure

【技术实现步骤摘要】
基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线
本专利技术涉及一种介质谐振器天线，尤其涉及一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线。
技术介绍
介质谐振器天线结构以高介电常数介质体为主要辐射体，具有天线结构小、辐射效率高、模式组合多等优势，且易于与馈电电路结合，是无线通信领域应用较广的一种天线类型。借助于内谐振模式(InnerResonantModes)理论可以将介质谐振器的TM模(即横磁模)和TE模(即横电模)分离出来，这些模式的谐振频率、品质因数和辐射特性均可以通过内谐振理论近似得出。在内谐振模式理论的基础上，传统介质谐振器天线设计就是通过设计合理的外围馈电结构来激励出所需要的内谐振模式，实现天线的阻抗匹配。环形结构是介质谐振器天线通常采用的一种馈电结构，即在介质谐振器表面刻蚀或附着一层薄的金属结构封闭环，对金属结构的环形结构进行馈电，从而实现对介质谐振器天线中特定模式的激励。环形馈电通常能够激励出介质谐振器天线中的TE模，即横磁模。通常介质谐振器天线的最低阶TE模谐振频率要高于最低阶TM模，但介质谐振器天线TE模辐射特性与TM模有较大不同，因此同样具有较为广泛的应用。应该看到在上述分析过程中，环形馈电结构与介质谐振器之间的电磁耦合特性被完全忽略。由于环形馈电结构与介质谐振器之间物理距离极小，处于感应近区。因此，忽略这种耦合特性使得天线的最低阶TE模的计算并不准确。特别是环形结构的总长度大于介质谐振器天线最大尺寸，因此环形馈电结构对于介质谐振器天线工作频率的影响必须考虑。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于，提供一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，在不改变天线尺寸的条件下实现比传统环形馈电结构天线更低的工作频率。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，包括介质谐振器、环形馈电结构、拱形匹配结构和同轴馈线；所述环形馈电结构环绕覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构的底部两端分别连接在所述环形馈电结构上，所述拱形匹配结构的顶部或者所述环形馈电结构上与所述拱形匹配结构连接的两个点之间开设有馈电缝隙，馈电缝隙处形成两个馈电端，其中一个馈电端与所述同轴馈线的内导体连接，另一个馈电端与所述同轴馈线的外导体连接。进一步地，所述环形馈电结构和所述拱形匹配结构为良导体薄膜，通过印刷、刻蚀或粘贴的方法布置在所述介质谐振器的表面。进一步地，所述介质谐振器为矩形体结构，所述环形馈电结构环绕覆盖在所述介质谐振器的顶面、底面和相对的两侧面上。进一步地，所述介质谐振器的长度大于或等于所述介质谐振器的宽度，所述介质谐振器的宽度大于或等于所述介质谐振器的厚度，所述介质谐振器的长度为0.1λ至0.3λ，所述介质谐振器的相对介电常数为6至100；所述环形馈电结构的厚度与所述拱形匹配结构的厚度均为0.01mm至0.05mm，所述环形馈电结构的宽度为0.005λ至0.02λ；所述拱形匹配结构的长度为0.2至1倍于所述介质谐振器的长度，所述拱形匹配结构的侧边宽度为0.005λ至0.02λ；所述馈电缝隙的宽度为0.005λ至0.02λ；所述拱形匹配结构的顶部与所述环形馈电结构平行，距离所述环形馈电结构的距离为0.01λ至0.1λ；其中，λ是所述介质谐振器天线最低谐振频率对应的波长。进一步地，所述介质谐振器的长度为25.4mm，宽度为25.4mm，厚度为25.4mm，相对介电常数为9.4；所述环形馈电结构的宽度为25.4mm，厚度为0.018mm；所述拱形匹配结构的顶部长度为14mm，所述拱形匹配结构的顶部距离所述环形馈电结构的距离为3mm，所述馈电缝隙的宽度为1mm，所述拱形匹配结构的侧边宽度为1mm，所述拱形匹配结构的厚度为0.018mm。进一步地，所述介质谐振器的长度为25.4mm，宽度为25.4mm，厚度为25.4mm，相对介电常数为9.4；所述环形馈电结构的宽度为25.4mm，厚度为0.018mm；所述拱形匹配结构的顶部长度为9mm，所述拱形匹配结构的顶部距离所述环形馈电结构的距离为4mm，所述馈电缝隙的宽度为1mm，所述拱形匹配结构的侧边宽度为1mm，所述拱形匹配结构的厚度为0.018mm。与现有技术相比，本专利技术提供的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线通过引入拱形匹配结构，在不改变天线尺寸条件下，大幅降低了环形馈电结构的介质谐振器天线的工作频率，同时，通过引入拱形匹配结构，在不改变天线尺寸条件下还可实现环形馈电结构的介质谐振器天线的三频工作，也不会增加天线的加工成本。附图说明图1是现有环形馈电结构的单频介质谐振器天线的结构原理示意图；图2是本专利技术实施例一提供的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线的结构原理示意图；图3是实施例一的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线的俯视图；图4是本专利技术实施例二提供的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线的结构原理示意图；图5是实施例二的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线的俯视图；图6是本专利技术实施例一、实施例二的三频介质谐振器天线与现有单频介质谐振器天线的反射系数曲线对比结果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步详细说明。为了有效降低环形馈电结构102的介质谐振器天线的工作频率，本专利技术设计了一种拱形匹配环形的馈电结构，实现了介质谐振器天线的三频工作。本专利技术更好地满足了现代无线通信对天线尺寸和工作频带等突出需求。本专利技术在传统环形馈电结构102的基础上，增加了拱形匹配枝节，在不显著改变天线谐振频率的基础上，增加了天线的输入阻抗，实现了与50欧姆馈电线的良好匹配。具体地，结合图2至图5所示，本专利技术提供的基于拱形匹配环形馈电结构102的三频介质谐振器天线，包括介质谐振器101、环形馈电结构102、拱形匹配结构103和同轴馈线104。环形馈电结构102环绕覆盖在介质谐振器101的表面，拱形匹配结构103覆盖在介质谐振器101的表面，拱形匹配结构103的底部两端分别连接在环形馈电结构102上，拱形匹配结构103的顶部或者环形馈电结构102上与拱形匹配结构103连接的两个点之间开设有馈电缝隙105，馈电缝隙105处形成两个馈电端106，其中一个馈电端106与同轴馈线104的内导体连接，另一个馈电端106与同轴馈线104的外导体连接。本专利技术中，介质谐振器天线工作频率范围为300MHz为300GHz。环形馈电结构102和拱形匹配结构103为良导体薄膜，可以通过通过印刷、刻蚀或粘贴的方法布置在介质谐振器101的表面。介质谐振器101为矩形体结构，环形馈电结构102环绕覆盖在介质谐振器101的顶面、底面和相对的两侧面上。介质谐振器101的长度大于或等于介质谐振器101的宽度，介质谐振器101的宽度大于或等于介质谐振器101的厚度，介质谐振器101的长度为0.1λ至0.3λ，介质谐振器101的相对介电常数为6至100；环形馈电结构102的厚度与拱形匹配结构103的厚度均为0.01mm至0.05mm，环形馈电结构102的宽度为0.005λ至0.02λ；拱形匹配结构103的长度为0.2至1倍于介质谐振器101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，其特征在于，包括介质谐振器、环形馈电结构、拱形匹配结构和同轴馈线；所述环形馈电结构环绕覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构的底部两端分别连接在所述环形馈电结构上，所述拱形匹配结构的顶部或者所述环形馈电结构上与所述拱形匹配结构连接的两个点之间开设有馈电缝隙，馈电缝隙处形成两个馈电端，其中一个馈电端与所述同轴馈线的内导体连接，另一个馈电端与所述同轴馈线的外导体连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，其特征在于，包括介质谐振器、环形馈电结构、拱形匹配结构和同轴馈线；所述环形馈电结构环绕覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构覆盖在所述介质谐振器的表面，所述拱形匹配结构的底部两端分别连接在所述环形馈电结构上，所述拱形匹配结构的顶部或者所述环形馈电结构上与所述拱形匹配结构连接的两个点之间开设有馈电缝隙，馈电缝隙处形成两个馈电端，其中一个馈电端与所述同轴馈线的内导体连接，另一个馈电端与所述同轴馈线的外导体连接。2.如权利要求1所述的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，其特征在于，所述环形馈电结构和所述拱形匹配结构为良导体薄膜，通过印刷、刻蚀或粘贴的方法布置在所述介质谐振器的表面。3.如权利要求1或2所述的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器为矩形体结构，所述环形馈电结构环绕覆盖在所述介质谐振器的顶面、底面和相对的两侧面上。4.如权利要求3所述的基于拱形匹配环形馈电结构的三频介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器的长度大于或等于所述介质谐振器的宽度，所述介质谐振器的宽度大于或等于所述介质谐振器的厚度，所述介质谐振器的长度为0.1λ至0.3λ，所述介质谐振器的相对介电常数为6至100；所述环形馈电结构的厚度与所述拱形匹配结构的厚度均为0.01mm至0.05mm，所述环形馈电结构的宽度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琦，董元旦，
申请(专利权)人：南京尤圣美电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32