一种低剖面宽波束介质谐振器天线的制作方法

本发明属于微波通信，具体涉及一种低剖面宽波束介质谐振器天线。

背景技术：

1、宽波束天线是一种能够在广阔范围内接收和发送信号的天线，其特点是可以在较大的波束范围内保持稳定的增益。具备了这样的特性，可以对新一代的5g技术通讯数据速率的大量增加和流量瞬间雪崩场景出现的问题进行有效地解决。另外一方面，介质天线由于介质材料不存在导体损耗，具有低损耗、高效率、高设计自由度等优点，因此将宽波束天线与介质天线相融合实现的宽波束介质谐振器天线具有一定的研究价值。

2、目前针对天线宽波束的研究设计，主要有以下四种实现方式：第一种实现方式是通过使用螺旋天线，可以得到天线产生波束张角较宽的圆极化电磁波，但螺旋天线结构较为复杂,需要进行精细的加工；第二种方法是由于微带天线在法线方向辐射最大，电磁波在介质基片生成切向电场的特性，通过增加最大介质基片的面积拓展了波束宽度，但该方法使得天线平面尺寸较大，不符合天线小型化的发展趋势；第三种方法利用磁电偶极子辐射方向图的互补特性,可以有效拓展天线波束宽度；第四种方法为加载短路探针，引入附加的垂直电流分量至主辐射单元附近,可以产生更均匀的辐射图，但是该类型天线的剖面较高。现有的宽波束介质天线一部分是通过两个互补模式的组合或者融合一些高次模式来拓宽波束宽度；另一部分是通过设计特别的金属大地来拓宽波束宽度；此外，还报道了一些混合设计，通过引入其他附加结构的辐射模式以实现宽波束特性。然而，目前报道的宽波束介质天线大多数存在剖面高、平面尺寸较大、结构复杂的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述技术问题，提出了一种低剖面宽波束介质谐振器天线，在实现宽波束辐射的同时，达到了小尺寸、低剖面、结构简单的效果。

2、本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

3、一种低剖面宽波束介质谐振器天线，包括自上而下依次层叠设置的顶层金属条带结构、顶层高介电常数介质条带结构、上层低介电常数基片层、中间金属层结构、下层低介电常数基片层及底层馈线结构，所述顶层金属条带结构包括第一顶层金属条带、第二顶层金属条带；所述顶层高介电常数介质条带结构包括并排放置的第一介质条带、第二介质条带以及第三介质条带；所述第一介质条带上表面设置第一顶层金属条带；所述第三介质条带上表面设置第二顶层金属条带；所述第一介质条带、第三介质条带及上层低介电常数基片层均设置金属化通孔；所述第一顶层金属条带、第二顶层金属条带通过金属化通孔与中间金属层结构相连构成弯折型垂直电壁；所述中间金属层结构刻蚀有矩形槽；信号通过底层馈线结构对应的微带馈线馈入，通过矩形槽将信号耦合到由顶层高介电常数介质条带结构、上层低介电常数基片层及中间金属层结构构成的介质条带谐振器，并进行辐射。

4、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述第一介质条带、第二介质条带、第三介质条带采用陶瓷材料，介电常数为89.5，第一介质条带与第三介质条带的长均在0.18λ0～0.22λ0；第二介质条带的长在0.35λ0～0.39λ0；第一介质条带、第二介质条带及第三介质条带的宽均在0.05λ0～0.09λ0之间。

5、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述第一顶层金属条带、第二顶层金属条带的长均在0.10λ0～0.14λ0，宽均在0.13λ0～0.17λ0之间。

6、进一步的作为本发明的优选技术方案，所述矩形槽的长在0.08λ0～0.12λ0，宽在0.04λ0～0.06λ0之间。

7、本发明所述的一种低剖面宽波束介质谐振器天线，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

8、(1)本发明利用微带馈线通过矩形槽耦合激励介质条带的tmδ1模，并在两侧的介质条带的边缘处引入弯折型垂直电壁，从而实现与介质集成，达到低剖面、平面尺寸小、结构简单、拓宽波束的效果。

9、(2)本发明在两侧介质条带的边缘处引入向内弯折型垂直电壁，一方面可以引入垂直电流，拓展波束；另一方面贴在两侧介质条带表面可以减小天线整体剖面高度。

技术特征：

1.一种低剖面宽波束介质谐振器天线，包括自上而下依次层叠设置的顶层金属条带结构(1)、顶层高介电常数介质条带结构(2)、上层低介电常数基片层(3)、中间金属层结构(4)、下层低介电常数基片层(5)及底层馈线结构(6)，其特征在于，所述顶层金属条带结构(1)包括第一顶层金属条带(11)、第二顶层金属条带(12)；所述顶层高介电常数介质条带结构(2)包括并排放置的第一介质条带(21)、第二介质条带(22)以及第三介质条带(23)；所述第一介质条带(21)上表面设置第一顶层金属条带(11)；所述第三介质条带(23)上表面设置第二顶层金属条带(12)；所述第一介质条带(21)、第三介质条带(23)及上层低介电常数基片层(3)均设置金属化通孔(31)；所述第一顶层金属条带(11)、第二顶层金属条带(12)通过金属化通孔(31)与中间金属层结构(4)相连构成弯折型垂直电壁；所述中间金属层结构(4)刻蚀有矩形槽(41)；信号通过底层馈线结构(6)对应的微带馈线馈入，通过矩形槽(41)将信号耦合到由顶层高介电常数介质条带结构(2)、上层低介电常数基片层(3)及中间金属层结构(4)构成的介质条带谐振器，并进行辐射。

2.根据权利要求1所述的一种低剖面宽波束介质谐振器天线，其特征在于，所述第一介质条带(21)、第二介质条带(22)、第三介质条带(23)采用陶瓷材料，介电常数为89.5，第一介质条带(21)与第三介质条带(23)的长均在0.18λ0～0.22λ0；第二介质条带(22)的长在0.35λ0～0.39λ0；第一介质条带(21)、第二介质条带(22)及第三介质条带(23)的宽均在0.05λ0～0.09λ0之间。

3.根据权利要求1所述的一种低剖面宽波束介质谐振器天线，其特征在于，所述第一顶层金属条带(11)、第二顶层金属条带(12)的长均在0.10λ0～0.14λ0，宽均在0.13λ0～0.17λ0之间。

4.根据权利要求1所述的一种低剖面宽波束介质谐振器天线，其特征在于，所述矩形槽(41)的长在0.08λ0～0.12λ0，宽在0.04λ0～0.06λ0之间。

技术总结
本发明具体涉及一种低剖面宽波束介质谐振器天线。包括自上而下依次层叠设置的顶层金属条带结构、顶层高介电常数介质条带结构、上层低介电常数基片层、中间金属层结构、下层低介电常数基片层及底层馈线结构，顶层金属条带结构包括第一顶层金属条带、第二顶层金属条带；第一介质条带上表面设置第一顶层金属条带；第三介质条带上表面设置第二顶层金属条带；第一顶层金属条带、第二顶层金属条带通过金属化通孔与中间金属层结构相连构成弯折型垂直电壁；信号通过底层馈线结构对应的微带馈线馈入，通过矩形槽将信号耦合到由顶层高介电常数介质条带结构、上层低介电常数基片层、及中间金属层结构构成的介质条带谐振器，并进行辐射。

技术研发人员：徐凯,施金,杨永杰,金力新,蔡蓉
受保护的技术使用者：南通先进通信技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16