CN113328256A - 一种端射介质谐振器天线 - Google Patents

一种端射介质谐振器天线 Download PDF

Info

Publication number
CN113328256A
CN113328256A CN202110564570.3A CN202110564570A CN113328256A CN 113328256 A CN113328256 A CN 113328256A CN 202110564570 A CN202110564570 A CN 202110564570A CN 113328256 A CN113328256 A CN 113328256A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric resonator
metal sheet
dielectric
fire
resonator antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110564570.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113328256B (zh
Inventor
潘锦
杨茜麟
马伯远
杨德强
刘贤峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN202110564570.3A priority Critical patent/CN113328256B/zh
Publication of CN113328256A publication Critical patent/CN113328256A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113328256B publication Critical patent/CN113328256B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明属于介质谐振器天线技术领域，具体提供一种端射介质谐振器天线，包括：介质谐振器1、介质基板2及馈电结构3；其中，馈线结构为无地板的小型化复合结构，以极小的面积完成同轴到平行双线转接、馈电巴伦、阻抗匹配三重功能；无地板设计减小了长久以来单向辐射的介质谐振器天线对地板反射的依赖，且避免了寄生电流对射频前端造成影响、进而恶化通信系统的性能的问题；介质谐振器采用开创性地对称性破缺设计，在介质谐振器天线中设计出磁电偶极子型谐振模式；另外，介质谐振器与介质基板通过物理结构卡和固定，避免了胶水带来的误差；综上所述，本发明提供的端射介质谐振器天线具有以无地板设计实现了高前后比的优点。

Description

一种端射介质谐振器天线
技术领域
本发明属于介质谐振器天线技术领域，特别涉及一种端射介质谐振器天线。
背景技术
随着通信技术的发展，射频前端对天线性能的要求越来越高；端射天线的辐射场远离天线后的射频前端，能较大的减小耦合，提升通信系统的性能。
介质谐振器天线是一种谐振式天线，一般是由低损耗的微波介质材料构成，避免了金属损耗和表面波损耗，因而具有极高的辐射效率。此外，介质谐振器的形状、馈电方式、介电常数多种多样，能适应各种通信系统及环境的要求，具有极高的设计自由度。然而，介质谐振器一般设计在地板上，难以实现端射方向图，并且由于地板的存在，寄生电流容易对射频前端造成影响，导致通信系统的性能恶化。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种端射介质谐振器天线，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种端射介质谐振器天线，包括：介质谐振器1、介质基板2及馈电结构3；其特征在于，所述介质谐振器1呈“凹”字型、为镜像对称结构，且两侧面上均开设有凹槽4；所述介质基板2呈“凹”字型、且通过插入凹槽的方式与介质谐振器固定连接；所述馈电结构3由第一金属片31、第二金属片32、第三金属片33、第四金属片34构成，所述第一金属片31设置于介质基板正面，所述第二金属片32设置于介质基板背面，所述第三金属片33与第四金属片34设置于介质谐振器的底面，并且、第一金属片31与第三金属片33连接、第二金属片32与第四金属片34连接。
进一步的，所述介质谐振器1工作于磁电偶极子型谐振模式，具有单向端射辐射性能。
进一步的，所述第一金属片31位于介质基板正面的中间位置、所述第二金属片32位于介质基板背面的中间位置、二者组成平行双线结构。
进一步的，所述第三金属片33与第四金属片34镜像对称设置，用于实现阻抗变换并激励起介质谐振器1的磁电偶极子型谐振模式。
进一步的，所述凹槽4位于介质谐振器侧面的中线处。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种端射介质谐振器天线，包括：介质谐振器1、介质基板2及馈电结构3，其中，
1、馈线结构为无地板的小型化复合结构，以极小的面积完成同轴到平行双线转接、馈电巴伦、阻抗匹配三重功能；无地板设计减小了长久以来单向辐射的介质谐振器天线对地板反射的依赖，且避免了寄生电流对射频前端造成影响、进而恶化通信系统的性能的问题；
2、介质谐振器采用开创性地对称性破缺设计，在介质谐振器天线中设计出磁电偶极子型谐振模式；
3、介质谐振器与介质基板通过物理结构卡和固定，避免了胶水带来的误差；
综上所述，本发明提供的端射介质谐振器天线具有高前后比的优点。
附图说明
图1为本发明中端射介质谐振器天线的三维结构示意图。
图2为图1所示的端射介质谐振器天线的主视图。
图3为图1所示的端射介质谐振器天线的俯视图。
图4为图1所示的端射介质谐振器天线的侧视图。
图5为图1所示的第一金属片31的结构图。
图6为图1所示的第二金属片32的结构图。
图7为本发明实施例中端射介质谐振器天线的S11参数图。
图8为本发明实施例中端射介质谐振器天线的前后比参数图。
图9为本发明实施例中介质谐振器在2.45GHz时的电场分布图。
图10为本发明实施例中端射介质谐振器天线在2.45GHz的E面和H面的主极化和交叉极化方向图。
图11为本发明实施例中端射介质谐振器天线在2.45GHz的3D方向图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
本实施例提供一种端射介质谐振器天线，其结构如图1所示，具体包括：介质谐振器1、介质基板2及馈电结构3，其中，所述介质谐振器1呈“凹”字型、为镜像对称结构，且两侧面上开设有凹槽4；所述介质基板2呈“凹”字型、且通过插入凹槽4的方式与介质谐振器固定连接；所述馈电结构由第一金属片31、第二金属片32、第三金属片33、第四金属片34构成，所述第一金属片31设置于介质基板正面，所述第二金属片32设置于介质基板背面，所述第三金属片33与第四金属片34设置于介质谐振器的底面，并且、第一金属片31与第三金属片33连接、第二金属片32与第四金属片34连接。
更为准确的讲，本实施例中，所述“凹”字型介质谐振器1由矩形介质块顶面开设缺口5形成，矩形介质块的体积为52.66mm×36mm×10.88mm，缺口的体积为9.4mm×20.2mm×10.88mm，所述凹槽4位于介质谐振器侧面的中间位置、体积为2mm×36mm×1mm；所述介质基板2为层压板，采用F4BM材料制成，其相对介电常数为2.55，厚度为1mm，宽度为80mm，长度为46mm；介质谐振器1与介质基板2尺寸相互匹配，使得介质基板2通过插入凹槽4的方式与介质谐振器固定连接；如图3、图4所示；
所述第三金属片33与第四金属片34采样尺寸的梯形金属片，且关于yoz平面镜像对称设置，其下底长度为6.42mm、上底长度为3.71mm、高为8.55mm；如图2所示；
所述第一金属片31位于介质基板正面的中间位置，由矩形金属片311和梯形金属片312连接组成；其中，矩形金属片311的长度和宽度分别为4.51mm、3.54mm，梯形金属片312的上底长度、下底长度和高度分别为1.05mm、4.51mm、1.22mm；如图5所示；
所述第二金属片32位于介质基板背面的中间位置，由依次连接的梯形金属片321、倒梯形金属片322和梯形金属片323组成；其中，梯形金属片321的上底长度、下底长度和高度分别为3mm、12.24mm、3.64mm，倒梯形金属片322的上底长度、下底长度和高度分别为3mm、4.51mm、3.96mm；梯形金属片323的上底长度、下底长度和高度分别为3mm、4.51mm、2.42mm；如图6所示。
从工作原理上讲，所述介质谐振器1通过对称性切割缺口5，形成了磁电偶极子工作模式，实现了单向端射的辐射性能。所述馈线结构3为无地板的小型化复合结构，第一金属片31与第二金属片32组成平行双线结构，第三金属片33、第四金属片34实现阻抗变换并激励起介质谐振器1的磁电偶极子工作模式。
对上述端射介质谐振器天线进行仿真测试，结果如下：
如图7所示为本实施例中端射介质谐振器天线的S11参数的仿真结果，其值在2.24GHz～2.58GHz低于-10dB，相对带宽为14.1％；
如图8所示为本发明实施例中端射介质谐振器天线的前后比参数图，前后比大于15dB的频率范围为2.3GHz-2.66GHz，相对带宽为14.6％；与S11参数低于-10dB的重合带宽为2.3GHz-2.58GHz，相对重合带宽为11.4％；
如图9所示为本实施例的介质谐振器在2.45GHz时的电场分布图，上下角及馈电处各形成一个不对称的电场环路，每一个环路对应一个等效磁偶极矩，电场环路对称性的破缺代表着存在净电偶极矩。电、磁偶极矩共同辐射，在幅相匹配时达成单向辐射。
如图10所示为本实施例中端射介质谐振器天线在2.45GHz时的E面和H面的E面和H面的主极化和交叉极化方向图，前后比达到27dB；
如图11所示为本实施例中端射介质谐振器天线在2.45GHz时的3D方向图，表明本发明的端射性能良好；
综上所述，本实施例提供一种端射介质谐振器天线，具有以无地板设计实现了高前后比的优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (5)

1.一种端射介质谐振器天线，包括：介质谐振器(1)、介质基板(2)及馈电结构(3)；其特征在于，所述介质谐振器(1)呈“凹”字型、为镜像对称结构，且两侧面上均开设有凹槽(4)；所述介质基板(2)呈“凹”字型、且通过插入凹槽的方式与介质谐振器固定连接；所述馈电结构(3)由第一金属片(31)、第二金属片(32)、第三金属片(33)、第四金属片(34)构成，所述第一金属片(31)设置于介质基板正面，所述第二金属片(32)设置于介质基板背面，所述第三金属片(33)与第四金属片(34)设置于介质谐振器的底面，并且、第一金属片(31)与第三金属片(33)连接、第二金属片(32)与第四金属片(34)连接。
2.按权利要求1所述端射介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器工作于磁电偶极子型谐振模式，具有单向端射辐射性能。
3.按权利要求1所述端射介质谐振器天线，其特征在于，所述第一金属片(31)位于介质基板正面的中间位置、所述第二金属片(32)位于介质基板背面的中间位置、二者组成平行双线结构。
4.按权利要求1所述端射介质谐振器天线，其特征在于，所述第三金属片(33)与第四金属片(34)镜像对称设置，用于实现阻抗变换并激励起介质谐振器1的磁电偶极子型谐振模式。
5.按权利要求1所述端射介质谐振器天线，其特征在于，所述凹槽(4)位于介质谐振器侧面的中线处。
CN202110564570.3A 2021-05-24 2021-05-24 一种端射介质谐振器天线 Active CN113328256B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110564570.3A CN113328256B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种端射介质谐振器天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110564570.3A CN113328256B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种端射介质谐振器天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113328256A true CN113328256A (zh) 2021-08-31
CN113328256B CN113328256B (zh) 2022-10-14

Family

ID=77416481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110564570.3A Active CN113328256B (zh) 2021-05-24 2021-05-24 一种端射介质谐振器天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113328256B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0801436A2 (en) * 1996-04-09 1997-10-15 Communicaton Research Centre Broadband nonhomogeneous multi-segmented dielectric resonator antenna system
CN101710650A (zh) * 2009-11-26 2010-05-19 上海大学 倒梯形馈电的超宽带u形介质谐振器天线
CN106785460A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 南通大学 一种差分双极化介质谐振器天线
US20200028231A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 City University Of Hong Kong Filtering dielectric resonator antennas implementing radiation cancellation
CN110729569A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 南通大学 基于介质谐振器高次模与超材料的高增益八木天线
CN110854526A (zh) * 2019-10-23 2020-02-28 南通大学 一种基片集成波导馈电的介质端射天线
CN210379414U (zh) * 2019-09-27 2020-04-21 成都北斗天线工程技术有限公司 一种小型化斜波束超宽带共形介质谐振器天线
CN112701473A (zh) * 2020-12-23 2021-04-23 华南理工大学 一种端射滤波mimo天线

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0801436A2 (en) * 1996-04-09 1997-10-15 Communicaton Research Centre Broadband nonhomogeneous multi-segmented dielectric resonator antenna system
CN101710650A (zh) * 2009-11-26 2010-05-19 上海大学 倒梯形馈电的超宽带u形介质谐振器天线
CN106785460A (zh) * 2016-11-25 2017-05-31 南通大学 一种差分双极化介质谐振器天线
US20200028231A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 City University Of Hong Kong Filtering dielectric resonator antennas implementing radiation cancellation
CN210379414U (zh) * 2019-09-27 2020-04-21 成都北斗天线工程技术有限公司 一种小型化斜波束超宽带共形介质谐振器天线
CN110854526A (zh) * 2019-10-23 2020-02-28 南通大学 一种基片集成波导馈电的介质端射天线
CN110729569A (zh) * 2019-10-25 2020-01-24 南通大学 基于介质谐振器高次模与超材料的高增益八木天线
CN112701473A (zh) * 2020-12-23 2021-04-23 华南理工大学 一种端射滤波mimo天线

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KENNY S. RYU等: "ULTRA-WIDEBAND DIELECTRIC RESONATOR ANTENNAS", 《2010 INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY》 *
MA BOYUAN等: "Unidirectional Dielectric Resonator Antennas Employing Electric and Magnetic Dipole Moments", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
曾小虎等: "超宽带小尺寸介质谐振器天线", 《华侨大学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113328256B (zh) 2022-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104253310B (zh) 多天线系统及移动终端
TWI513105B (zh) 雙頻耦合饋入天線、交叉極化天線以及使用該天線的可調式波束模組
CN109546354B (zh) 一种基于介质谐振器的磁偶极子八木天线
CN112072294B (zh) 一种宽带低剖面高隔离度双圆极化二维宽角扫描稀疏阵列
US20220359994A1 (en) Base station, and broadband dual-polarized filtering magneto-electric dipole antenna and radiation unit thereof
CN113675607B (zh) 一种平面多端口高隔离宽频带三工集成天线
CN109888484B (zh) 基于SSPPs结构的高效率端射天线
CN114374085A (zh) 一种面向5g毫米波双频段应用的双极化混合天线
Tang et al. Dual-polarised dielectric resonator antenna with high isolation and low cross-polarisation
CN110911805B (zh) 一种高隔离度高谐波抑制的小型化双频双极化5g基站天线
CN113328256B (zh) 一种端射介质谐振器天线
CN109786963B (zh) 一种低剖面的宽带方向图分集天线
CN101847785B (zh) 双频平面式微带天线
CN215732212U (zh) 具有山型微带谐振结构的多频微带天线
CN110247175A (zh) 一种基于发卡型谐振器的滤波双工天线
CN113410658B (zh) 一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线
CN111816999B (zh) 一种加载短截线的微带偶极子天线
CN110729559B (zh) 一种多频差分定向混合天线
CN209822860U (zh) 一种宽带的双极化正交天线
CN113794043A (zh) 一种双频双极化滤波基站天线
Baghel et al. SICL fed Ka-band dual polarized dipole antenna array for 5G endfire application
Chair et al. Comparative study on different feeding techniques for dual polarized dielectric resonator antennas
CN110212314A (zh) 一种超宽带大功率正交极化阵列天线及其工作方法
CN215732190U (zh) 具有双微带谐振结构的多频微带天线
CN214254724U (zh) 双频介质谐振天线及其阵列、移动设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant