一种宽带双波束介质谐振器天线制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带双波束介质谐振器天线，包括金属顶层、上层高介电常数基片、金属中间层、中层低介电常数基片、金属大地、下层底层低介电常数基片以及金属底层，金属顶层和金属中间的中部均具有矩形开口，上层高介电常数基片与矩形开口对应的位置形成高介电常数介质矩形，高介电常数介质矩形上设置有若干非金属化过孔；金属中间层的金属面位于矩形开口的两长边侧对称设置有金属矩形片；中层低介电常数基片与矩形开口对应的位置形成低介电常数介质矩形；金属大地的中部设置有平行矩形槽；金属顶层、金属中间层和金属大地之间连接有若干金属化过孔。本发明专利技术能够获得宽带稳定的水平方向双波束辐射，并且可集成易组装，导体损耗低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带双波束介质谐振器天线


[0001]本专利技术涉及微波通信
，特别涉及一种宽带双波束介质谐振器天线。

技术介绍

[0002]随着移动通信用户数量激增、用户体验要求增强，移动通信技术向高速率、高容量方向发展。从天线角度提高系统速率与容量有多种方法，一是拓展天线的带宽，二是采用双波束或多波束天线。天线带宽的拓展能够支持高速率通信需要的绝对带宽，并且能够兼容不同地区及不同频段的应用需求。天线在双波束或多波束工作状态下，能够覆盖多个区域用于提升系统容量，避免多天线间的互相干扰，并且在铁路、隧道等狭长区域有着天然的优势。现有的双波束天线可以分为阵列实现方式和单元实现方式。前者主要通过移相网络或器件改变阵列中单波束单元间的相位分布实现双波束辐射，因此需要的单元数多、尺寸大，并且移相网络或器件将引入较大的损耗及提升结构复杂度。以单元方式实现双波束辐射，能够有效减少天线尺寸、避免移相网络的损耗、简化结构，在低增益场景下具有明显的优势，在高增益场景下可以通过组阵实现。综上所述，以单元方式实现一种双波束天线并具有宽带响应具有重要的研究意义和工程价值。
[0003]目前以单元形式实现双波束辐射的天线多为金属贴片天线，主要是通过中心馈电方式激励贴片天线的TM20模，此类天线的好处是剖面低、易集成，但是由于双波束辐射模式少、可控性低、匹配响应窄等原因使得此类天线难以获得宽带特性，并且在毫米波频段谐振器带来的导体损耗较大。目前此类天线带宽最宽可达23.5%，主要是在金属贴片上蚀刻出金属条带与馈电探针处的金属条带进行耦合实现。少数单元式双波束天线以介质谐振器实现，主要使用陶瓷介质条作为辐射主体，置于印刷电路板上，以TMδ2模获得双波束辐射，此类天线可以极大地减小毫米波频段的导体损耗，但是在结构上无法实现基片集成，组装误差大、工序复杂，在性能上支持双波束辐射的模式少、品质因素过高导致工作带宽较窄。因此，尚未有以单元方式实现的双波束辐射天线兼具宽带、低导体损耗、平面化结构、可集成的优势。
[0004]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种宽带双波束介质谐振器天线，以解决现有技术中以单元方式实现的双波束天线带宽较窄，并且部分天线存在毫米波频段导体损耗大、不易集成或组装误差大的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种宽带双波束介质谐振器天线，包括依次连接的金属顶层、上层高介电常数基片、金属中间层、中层低介电常数基片、金属大地、下层底层低介电常数基片以及金属底层，其中，所述金属顶层和所述金属中间的中部均具有矩形开口，所述上层高介电常数基片与所述矩形开口对应的位置形成高介电常数介质矩形，所述高介电常数介质矩形上设置有若
干非金属化过孔；所述金属中间层的金属面位于所述矩形开口的两长边侧对称设置有金属矩形片；所述中层低介电常数基片与所述矩形开口对应的位置形成低介电常数介质矩形；所述金属大地的中部设置有中心对称的平行矩形槽；所述金属顶层、所述金属中间层和所述金属大地之间连接有若干金属化过孔；所述高介电常数介质矩形、所述低介电常数介质矩形、所述金属矩形片以及所述金属大地之间构成背腔型基片集成多模反相介质谐振器；所述下层低介电常数基片、所述金属大地以及金属底层之间构成T型微带馈电结构。
[0007]可选的，所述金属底层包括金属条带和阶梯型条带，所述金属条带与所述阶梯型条带之间构成T形结构。
[0008]可选的，所述矩形开口的长度为0.8~0.82；所述矩形开口的宽度为0.54~0.56。
[0009]可选的，所述非金属化过孔包括非金属化过孔一和非金属化过孔二，所述非金属化过孔一为圆形非金属化过孔，所述非金属化过孔二为条形非金属化过孔。
[0010]可选的，所述非金属化过孔一的设置于所述高介电常数介质矩形的两长边侧，且每侧的数量为两排；所述非金属化过孔二设置于所述高介电常数介质矩形的两短边侧。
[0011]可选的，所述非金属化过孔一的孔径为0.08~0.085；所述非金属化过孔二的长度为0.3~0.35；所述非金属化过孔二的宽度为0.08~0.085。
[0012]可选的，所述金属矩形片的长度为0.3~0.35；所述金属矩形片的宽度为0.1~0.12。
[0013]可选的，所述平行矩形槽的长度为0.2~0.23；所述平行矩形槽的宽度为0.04~0.05；两所述平行矩形槽之间的间距为0.42~0.5。
[0014]可选的，所述金属化过孔包括金属化过孔一和金属化过孔二，所述金属化过孔一为圆形金属化过孔，所述金属化过孔二为环形金属化过孔。
[0015]可选的，所述圆形金属化过孔位于所述环形金属化过孔的外侧，所述环形金属化过孔环形围绕于所述矩形开口外侧。
[0016]有益效果：本专利技术将非金属化过孔作用于高介电常数介质矩形，并将高介电常数介质矩形、低介电常数介质矩形、金属矩形片以及金属大地构成背腔型基片集成多模反相介质谐振器；结合T型微带结构耦合反相平行矩形槽，保证平行矩形槽、TE
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模和TE
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模对应的谐振及其水平方向双波束辐射，抑制异向辐射的TM
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模，从而获得宽带稳定的水平方向双波束辐射，并且兼具低导体损耗、平面化结构、可集成易组装的优势。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的剖面结构示意图；
图2是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的顶面结构示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的金属中间层的结构示意图；图4是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的金属大地的结构示意图；图5是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的金属底层的结构示意图；图6是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的仿真阻抗匹配和增益曲线图；图7是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的仿真效率曲线图；图8是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的23GHz双波束指向为
±
37
°
的E面仿真方向图；图9是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的28GHz双波束指向为
±
32
°
的E面仿真方向图；图10是根据本专利技术实施例的一种宽带双波束介质谐振器天线的33GHz双波束指向为
±
30
°
的E面仿真方向图。
[0019]图中：1、金属顶层；2、上层高介电常数基片；3、金属中间层；4、中层低介电常数基片；5、金属大地；6、下层底层低介电常数基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带双波束介质谐振器天线，其特征在于，包括依次连接的金属顶层、上层高介电常数基片、金属中间层、中层低介电常数基片、金属大地、下层底层低介电常数基片以及金属底层，其中，所述金属顶层和所述金属中间的中部均具有矩形开口，所述上层高介电常数基片与所述矩形开口对应的位置形成高介电常数介质矩形，所述高介电常数介质矩形上设置有若干非金属化过孔；所述金属中间层的金属面位于所述矩形开口的两长边侧对称设置有金属矩形片；所述中层低介电常数基片与所述矩形开口对应的位置形成低介电常数介质矩形；所述金属大地的中部设置有中心对称的平行矩形槽；所述金属顶层、所述金属中间层和所述金属大地之间连接有若干金属化过孔；所述高介电常数介质矩形、所述低介电常数介质矩形、所述金属矩形片以及所述金属大地之间构成背腔型基片集成多模反相介质谐振器；所述下层低介电常数基片、所述金属大地以及金属底层之间构成T型微带馈电结构。2.根据权利要求1所述的宽带双波束介质谐振器天线，其特征在于，所述金属底层包括金属条带和阶梯型条带，所述金属条带与所述阶梯型条带之间构成T形结构。3.根据权利要求1所述的宽带双波束介质谐振器天线，其特征在于，所述矩形开口的长度为0.8~0.82；所述矩形开口的宽度为0.54~0.56。4.根据权利要求1所述的宽带双波束介质谐振器天线，其特征在于，所述非金属化过孔包括非金属化过孔一和非金...

【专利技术属性】
技术研发人员：方家兴，施金，吴博文，
申请(专利权)人：南通至晟微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：