一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线制造技术

本发明专利技术涉及一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，属于天线技术领域。该谐振器天线为立方体结构，该立方体的六个面为人工磁导体平面；通过设计人工磁导体结构与谐振器天线尺寸，使该天线在所需频段工作；根据微波谐振器原理，通过调整所述立方体结构与尺寸，使该天线内部在不同电磁波频率形成不同类型的电磁场分布，从而工作于相应的模式。所述天线可采用常规的介质板材实现，加工成本低且易于批量生产。所述天线采用探针馈电时内部钻孔加工简单、精度高。所述天线腔体内部可填充其他介质，从而实现不同天线性能，如小型化、宽频化，可设计性高。

【技术实现步骤摘要】
一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线
本专利技术属于天线
，涉及一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线。
技术介绍
一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，该谐振器天线为立方体结构，该立方体的六个面为人工磁导体平面；通过设计人工磁导体结构与谐振器天线尺寸，使该天线在所需频段工作；根据微波谐振器原理，通过调整所述立方体结构与尺寸，使该天线内部形成不同类型的电磁场分布，从而工作于不同模式。可选的，所述人工磁导体平面由周期性结构表面实现，该表面通过印刷电路板技术加工实现；所述印刷电路板由金属贴片阵列和常见介质基板组成；所述金属贴片阵列由贴片单元以周期性排列的方式实现；所述贴片采用“车轮”型的环状结构，实现方式为两个半径不一的圆环贴片以各自中心位置相嵌摆放，两圆环之间有八个大小相等的矩形微带线360°围绕组成；通过调整贴片单元与金属贴片阵列的尺寸使该人工磁导体在所需频段对平面电磁波产生同相反射效果；采用六个人工磁导体平面组合三维立方体的谐振器天线，周期性的人工磁导体贴片单元结构在谐振器腔体内部，谐振腔体外部不需要加金属地。可选的，所述谐振器天线采用缝隙耦合馈电方式；所述缝隙耦合馈电方式结构为“缝隙金属地板-介质基板-微带馈电线”；其中金属地板的缝隙结构为圆形缝隙和矩形缝隙的结合，所述矩形缝隙在圆形缝隙圆心附近水平放置，微带馈电线为“十”字结构；通过控制两个缝隙之间的位置、大小以及“十”字型微带馈电线的长度，激励出谐振器中所期望的工作模式，并改善天线的阻抗匹配性能和匹配带宽。可选的，所述谐振器天线采用同轴探针馈电方式，实现方式为，探针从谐振器底部中间位置穿孔进入腔体内部，外部与金属地板连接；通过控制探针在腔体内部的高度而激励出不同谐振模式，实现天线的宽频化；所述谐振器天线的内部空腔中能够填充介质，从而实现天线的小型化；所述谐振器天线由多个立方体叠加组合而成，该多个立方体表面必须为人工磁导体；分层叠加的谐振器天线实现宽频化设计；所述谐振器天线加载在单极子天线或对称振子上，从而实现天线的宽频化。可选的，所述周期性排列的方式为矩形阵列。
技术实现思路
介质谐振器天线(DielectricResonatorAntenna)是由高介电常数介质材料构成的新型天线，具有低损耗和宽频带等特点。与传统贴片天线相比，介质谐振器天线在设计上显得更加灵活，可通过改变其辐射体结构以及馈电结构等方式呈现不同的工作性能。因其良好的工作性能，介质谐振器天线引起人们对其广泛的关注和大量的研究。另一方面，通过在传统天线(如对称振子和单极子天线)上加载谐振腔等结构，也可以实现谐振器天线效果，从而改善天线阻抗匹配或者辐射性能。目前谐振器天线的研究工作主要集中于提升天线电气性能，如宽频带天线设计、宽频带圆极化天线设计、多频带天线设计以及高增益天线设计等。目前，利用缝隙、探针等馈电结构激励介质谐振器天线，通过控制馈电端口位置与形式实现宽频带特性以及不同的辐射模式。现有技术存在以下缺点：1)不同形状尺寸的三维立体介质谐振器天线需要定制新的模具才能加工，使得生产成本增加。2)采用探针馈电方式时，需要在介质谐振器天线内部钻孔，加工难度大。3)介质谐振器天线所采用的介质材料生产成本较高，导致介质谐振器天线产品难以大批量生产。本专利技术一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，该人工磁导体结构可采用价格便宜的常规印刷电路板实现。基于该人工磁导体可实现微波谐振器结构。该介质谐振器天线的阻抗匹配性能和辐射性能与传统介质谐振器天线相当，而且具有重量轻、低成本、易加工的优点。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，该谐振器天线为立方体结构，该立方体的六个面为人工磁导体平面；通过设计人工磁导体结构与谐振器天线尺寸，使该天线在所需频段工作；根据微波谐振器原理，通过调整所述立方体结构与尺寸，使该天线内部形成不同类型的电磁场分布，从而工作于相应的模式。可选的，所述人工磁导体平面由周期性结构表面实现，该表面通过印刷电路板技术加工实现；所述印刷电路板由金属贴片阵列和常见介质基板组成；所述金属贴片阵列由贴片单元以周期性排列的方式实现；所述贴片采用“车轮”型的环状结构，实现方式为两个半径不一的圆环贴片以各自中心位置相嵌摆放，两圆环之间有八个大小相等的矩形微带线360°围绕组成；通过调整贴片单元与金属贴片阵列的尺寸使该人工磁导体在所需频段对平面电磁波产生同相反射效果。可选的，采用六个人工磁导体平面组合三维立方体的谐振器天线，周期性的人工磁导体贴片单元结构在谐振器腔体内部，谐振腔体外部不需要加金属地。可选的，所述谐振器天线采用缝隙耦合馈电方式；所述缝隙耦合馈电方式结构为“缝隙金属地板-介质基板-微带馈电线”；其中金属地板的缝隙结构为圆形缝隙和矩形缝隙的结合，所述矩形缝隙在圆形缝隙圆心附近水平放置，微带馈电线为“十”字结构；通过控制两个缝隙之间的位置、大小以及“十”字型微带馈电线的长度，激励出谐振器中所期望的工作模式，并改善天线的阻抗匹配性能和匹配带宽。可选的，所述谐振器天线采用同轴探针馈电方式，实现方式为，探针从谐振器底部中间位置穿孔进入腔体内部，外部与金属地板连接；通过控制探针在腔体内部的高度而激励出不同谐振模式，实现天线的宽频化。可选的，所述谐振器天线的内部空腔中能够填充介质，从而实现天线的小型化。可选的，所述谐振器天线能够由多个立方体叠加组合而成，该多个立方体表面必须为人工磁导体；分层叠加的谐振器天线实现宽频化设计；所述谐振器天线能够加载在单极子天线或对称振子上，从而实现天线的宽频化。可选的，所述周期性排列的方式为矩形阵列。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用缝隙耦合馈电和同轴探针馈电，使得新型谐振器天线可工作于4.47GHz-5.33GHz和5.78GHz-7.62GHz，具有宽频带特性，适用于无线通信C波段。该天线可由普通的印刷电路板组成，具有成本低、易加工的工艺特点。与现有介质谐振器天线技术相比，本专利技术具有以下优点：1)采用常规的介质板材实现，加工成本低且易于批量生产。2)探针馈电时内部钻孔加工简单、精度高。3)腔体内部可填充其他介质，从而实现不同天线性能，如小型化、宽频化，可设计性高。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为人工磁导体单元结构俯视图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，其特征在于：该谐振器天线为立方体结构，该立方体的六个面为人工磁导体平面；/n通过设计人工磁导体结构与谐振器天线尺寸，使该天线在所需频段工作；/n根据微波谐振器原理，通过调整所述立方体结构与尺寸，使该天线内部形成不同类型的电磁场分布，从而工作于相应的模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，其特征在于：该谐振器天线为立方体结构，该立方体的六个面为人工磁导体平面；
通过设计人工磁导体结构与谐振器天线尺寸，使该天线在所需频段工作；
根据微波谐振器原理，通过调整所述立方体结构与尺寸，使该天线内部形成不同类型的电磁场分布，从而工作于相应的模式。


2.根据权利要求1所述的一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，其特征在于：所述人工磁导体平面由周期性结构表面实现，该表面通过印刷电路板技术加工实现；
所述印刷电路板由金属贴片阵列和常见介质基板组成；
所述金属贴片阵列由贴片单元以周期性排列的方式实现；
所述贴片采用“车轮”型的环状结构，实现方式为两个半径不一的圆环贴片以各自中心位置相嵌摆放，两圆环之间有八个大小相等的矩形微带线360°围绕组成；
通过调整贴片单元与金属贴片阵列的尺寸使该人工磁导体在所需频段对平面电磁波产生同相反射效果。


3.根据权利要求1所述的一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，其特征在于：采用六个人工磁导体平面组合三维立方体的谐振器天线，周期性的人工磁导体贴片单元结构在谐振器腔体内部，谐振腔体外部不需要加金属地。


4.根据权利要求1所述的一种由人工磁导体结构构建的C波段谐振器天线，其特征在于：所述谐振器天线采用缝隙耦合馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，冯雨露，杨钰琦，任仪，黄文，尹波，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50