CN113328236B - 一种插卡式端射宽带介质谐振器天线 - Google Patents

Abstract

本发明属于介质谐振器天线技术领域，特别提供一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，包括：介质谐振器1、金属地板2、介质基板3、馈线4、馈电巴伦7，馈电巴伦与金属地板设置于介质基板的上表面，馈线设置于介质基板下表面；介质基板呈“凸”字型、通过小矩形基板***介质谐振器上的矩形凹槽6的方式与介质谐振器固定连接，实现插槽式馈电。本发明通过插槽式馈电设计，避免了介质谐振器1与介质基板3连接用胶水的使用，极大的减小了介质谐振器天线误差大的问题；此外，插槽式馈电结构还实现了宽带的阻抗带宽和高前后比带宽。综上所述，本发明提供的插卡式端射宽带介质谐振器天线具有宽带的高前后比和阻抗复合带宽的优点。

Description

一种插卡式端射宽带介质谐振器天线

技术领域

本发明属于介质谐振器天线技术领域，特别涉及一种插卡式端射宽带介质谐振器天线。

背景技术

端射天线的辐射特性，无论是在无线局域网(WLAN)还是在通达通信上，甚至在医学领域中，微波热疗和消融手术都有广阔的应用前景。

介质谐振器天线因为低损耗，高辐射效率，且具有极大的设计自由度而被人们关注；但介质谐振器天线的馈电方式基本为缝隙馈电、微带馈电以及同轴馈电，难以实现端射方向图，并且常规介质谐振器天线需要使用胶水将介质谐振器粘合在介质基板上，胶水的厚度以及空气气泡会导致天线的性能恶化，这是限制介质谐振器天线发展的原因之一。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，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：

一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，包括：介质谐振器1、金属地板2、介质基板3、馈线4、馈电巴伦7；其特征在于，

所述介质谐振器1呈“凸”字型、由大矩形介质块与小矩形介质块构成，所述大矩形介质块的底部开设缺口、呈倒“U”型，所述小矩形介质块顶端开设矩形凹槽6；

所述介质基板3呈“凸”字型、由大矩形基板与小矩形基板构成，所述大矩形基板上覆盖有金属地板2，所述金属地板上开设缝隙5、且位于大矩形基板与小矩形基板连接处中间位置；所述小矩形基板上设置馈电巴伦7，所述馈电巴伦7为渐变槽线结构、与金属地板上的缝隙5相连接且终端对称加载有一对金属条带8；

所述馈线4设置于介质基板3的下表面、且位于缝隙的正下方；

所述介质基板3通过小矩形基板***矩形凹槽6的方式与介质谐振器1固定连接。

进一步的，所述馈线4为微带线、并在末端弯折180°成“J”型。

本发明与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，采用使用插槽式馈电，避免了介质谐振器1与介质基板3连接用胶水的使用，极大的减小了介质谐振器天线误差大的问题；此外，插槽式馈电结构还实现了宽带的阻抗带宽和高前后比带宽。

综上所述，本发明提供的插卡式端射宽带介质谐振器天线具有宽带的高前后比和阻抗复合带宽的优点。

附图说明

图1为本发明中插卡式端射宽带介质谐振器天线的三维结构示意图。

图2为图1所示的插卡式端射宽带介质谐振器天线的主视图。

图3为图1所示的插卡式端射宽带介质谐振器天线的俯视图。

图4为图1所示的插卡式端射宽带介质谐振器天线的仰视图。

图5为本发明中印刷电路板部分的结构示意图。

图6为本发明实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线的S11参数和前后比。

图7为本发明实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线的增益随频率变化曲线图。

图8为本发明实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线在6.5GHz的E面和H面的主极化和交叉极化方向图。

图9为本发明实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线在6GHz的E面和H面方向图。

图10为本发明实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线在6.5GHz的E面和H面方向图。

图11本发明实施例在中插卡式端射宽带介质谐振器天线7GHz的E面和H面方向图。

图12本发明实施例在中插卡式端射宽带介质谐振器天线7.5GHz的E面和H面方向图。

图13本发明实施例在中插卡式端射宽带介质谐振器天线8GHz的E面和H面方向图。

图14本发明实施例在中插卡式端射宽带介质谐振器天线8.5GHz的E面和H面方向图。

图15本发明实施例在中插卡式端射宽带介质谐振器天线6.5GHz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。

本实施例提供一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，其结构如图1所示，具体包括：介质谐振器1、金属地板2、介质基板3、馈线4、馈电巴伦7，其中，

所述介质谐振器1呈“凸”字型、由大矩形介质块与小矩形介质块构成，所述大矩形介质块的底部开设缺口、使其呈倒“U”型，所述小矩形介质块顶端开设矩形凹槽6、用于馈电，所述缺口与矩形凹槽的开设方向垂直；

所述介质基板3呈“凸”字型、由大矩形基板与小矩形基板构成，所述大矩形基板上覆盖有金属地板2，所述金属地板上开设缝隙5、且位于大矩形基板与小矩形基板连接处中间位置；所述小矩形基板上设置有馈电巴伦7，所述馈电巴伦7为渐变槽线结构、与金属地板上的缝隙5相连接且终端对称加载有一对金属条带8；

所述馈线4设置于介质基板3的下表面、且位于缝隙的正下方，所述馈线末端弯折180°成“J”型；

所述小矩形基板与矩形凹槽尺寸匹配，使所述介质基板3通过小矩形基板***矩形凹槽6的方式与介质谐振器1固定连接。

进一步的，本实施例中：

所述介质谐振器1采用陶瓷材料制成，相对介电常数为16，其形状呈“凸”型；大矩形介质块的尺寸为19.7mm×8.4mm×5.1mm，小矩形介质块的尺寸为16.2mm×7mm×5.1mm，小矩形介质块顶端开设的用于馈电的矩形凹槽6的体积为4mm×13.67mm×1mm，大矩形介质块底部开设的缺口的体积为3.5mm×6.4mm×5.1mm；

所述介质基板3为层压板，采用F4BM材料制成，其形状呈“凸”型；大矩形基板的尺寸为30mm×15mm，小矩形基板的尺寸为8.44mm×13.67mm，厚度为1mm；

所述馈线4是宽度为2.17mm的微带线，并在末端弯折180°成“J”型，其总长度为16.75mm；

所述缝隙5刻蚀在金属地板2上，且处于馈线4末端的正上方，金属地板2的尺寸为30mm×15mm，缝隙5的尺寸为0.59mm×4.88mm；

所述馈电巴伦7为渐变结构，其宽边为3.93mm，窄边为0.73mm，长度为5.94mm，其末端加载的金属条带8的尺寸为2.61mm×1.5mm；

所述金属地板2、馈线4、馈电巴伦7以及金属条带8均采用铜箔。

从工作原理上讲，所述“J”型微带馈线4激励起缝隙5的槽线模式，然后经过渐变的馈电巴伦7及其末端加载的对称金属条带同时激励起端射介质谐振器在不同频带上的复数个模式，并作为附加天线辐射，引入工作频带中部的一个额外谐振点，最终实现宽带阻抗匹配，且能辅助提高天线前后比。

对上述端射介质谐振器天线进行仿真测试，结果如下：

如图6所示为本实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线的S11参数和前后比的仿真结果，由图可见，反射系数在5.48GHz～8.2GHz低于-10dB，前后比在5GHz～8.13GHz高于15dB，两者重合的有效带宽为5.48GHz～8.13GHz，相对有效带宽达到39％左右；

如图7所示为本实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线在phi＝0°、Theta＝0°时增益随频率的曲线，可以从图中看出增益在带内最大波动为3dB左右，相对比较稳定；

如图8所示为本实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线的在6.5GHz的E面和H面的主极化和交叉极化方向图；

如图9～图14为本实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线分别在6、6.5、7、7.5、8、8.5GHz时的E面和H面的方向图，带内增益波动较小；

如图15为本实施例中插卡式端射宽带介质谐振器天线在6.5GHz时的3D方向图，由图可见，本发明的端射性能良好。

综上所述，本实施例提供一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，具有宽带的高前后比和阻抗复合带宽的优点。

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 (2)

1.一种插卡式端射宽带介质谐振器天线，包括：介质谐振器(1)、金属地板(2)、介质基板(3)、馈线(4)、馈电巴伦(7)；其特征在于，

所述介质谐振器(1)呈“凸”字型、由大矩形介质块与小矩形介质块构成，所述大矩形介质块的底部开设缺口、呈倒“U”型，所述大矩形介质块的顶端连接小矩形介质块，所述小矩形介质块的顶端开设矩形凹槽(6)；

所述介质基板(3)呈“凸”字型、由大矩形基板与小矩形基板构成，所述大矩形基板上覆盖有金属地板(2)，所述金属地板上开设缝隙(5)、且位于大矩形基板与小矩形基板连接处中间位置；所述小矩形基板上设置馈电巴伦(7)，所述馈电巴伦为渐变槽线结构、与金属地板上的缝隙(5)相连接且终端对称加载有一对金属条带(8)；

所述馈线(4)设置于介质基板(3)的下表面、且位于缝隙的正下方；

所述介质基板(3)通过小矩形基板***矩形凹槽(6)的方式与介质谐振器(1)固定连接。

2.按权利要求1所述插卡式端射宽带介质谐振器天线，其特征在于，所述馈线(4)为微带线、并在末端弯折180°成“J”型。

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