[發明專利]一種高隔離度低交叉極化的三極化介質諧振天線

在審

• 申請號: 201510419123.3
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN104993239A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 何艷;馮正和;楊虎;張志軍;陳國強
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q15/24;H01Q1/38
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華

技術領域

本發明屬于多極化天線技術領域，更具體的說涉及一種三極化介質諧振天線，該天線具有高隔離度低交叉極化的特點。

背景技術

隨著無線電技術的蓬勃發展，多極化天線被已經被業界廣泛的關注和深入研究。尤其是在無線通信和雷達系統中，多極化天線有著廣泛的用途。例如：無線通信中，多極化天線可實現極化分集，抑制信道衰落，提高系統信噪比；衛星通信中采用極化分集技術可以提高頻譜利用率；RFID(Radio?Frequency?Identification)系統中可利用天線的多極化工作來實現收發信道的隔離；SAR(Synthetic?Aperture?Radar)雷達系統采用多極化來顯著地增加散射數據的信息量。

在眾多天線設計方法中，采用介質諧振天線實現多極化是一種新穎的天線設計方法。介質諧振天線是由介質諧振器演變而來的，而介質諧振器作為儲能器件，常被用作濾波器或振蕩器。1939年，斯坦福大學的R.D.Richmyer證明了介質諧振器除了可以存儲能量外，還可向外輻射能量。而這個想法由于當時的介質材料和工藝的限制，未被廣大學者接受。1967年，Tisi和Sager首次研究將DR用作小天線設計。1975年V.Bladel采用理論推導得出了介質諧振器外部輻射場及內部諧振場性質。之后，其研究團隊又得出關于柱形圓環介質諧振器的Q值、基模的諧振頻率、場形分布等研究結果。1983年，Long?S.A.教授的研究團隊首次系統地提出了DRA概念，并分別對圓柱形、矩形和半球形DRA做了詳細的研究及報導。從此之后介質諧振天線得到越來越多學者的關注和深入研究。

由于介質諧振天線采用非金屬材料的介質加工而成，而介質的介電常數種類較多，因而介質諧振天線設計靈活，且采用高介電常數可以縮小介質諧振天線的體積。另外介質諧振天線的幾何外形多樣，可以設計組合成各種形狀，是一種實用的小型化天線。與傳統金屬天線相比，介質諧振天線具有具有諧振模式豐富、設計靈活度高、尺寸小等優點。

發明內容

本發明的目的是提供一種高隔離度低交叉極化的三極化介質諧振天線，該介質諧振天線可應用于通信系統的極化分集和雷達系統抗干擾。

本發明的技術方案是：

一種高隔離度低交叉極化的三極化介質諧振天線，包括基板、饋電端口以及位于基板下表面的微帶饋線，其特征在于：還包括一矩形介質塊，所述矩形介質塊固定在基板上表面的中心位置，所述矩形介質塊包括內層矩形介質塊和外層矩形介質塊，所述內層矩形介質塊設置在外層矩形介質塊的內部，且所述內層矩形介質塊和外層矩形介質塊的下表面齊平且兩矩形介質塊的下表面的中心與基板上表面的中心重合；

基板上開設有四條相互垂直的線形槽，四條線形槽呈正方形分布，相鄰線形槽首尾之間的間距相等，四條線形槽圍合呈的正方形的中心與基板上表面的中心重合，所述基板的中心位置開設有一條豎直方向的圓柱形槽，所述內層矩形介質塊和外層矩形介質塊的中心位置設有與基板上圓柱形槽相貫通的豎直方向的圓柱形槽；

所述饋電端口有三個，分別為第一饋電端口、第二饋電端口和第三饋電端口；第一饋電端口位于基板上的圓柱形槽的中心處，第一饋電端口采用同軸線直接饋電；第二饋電端口和第三饋電端口位于基板相鄰的兩側，通過連接基板底部的微帶饋線分別激勵四條線形槽；第二饋電端口和第三饋電端口激勵出兩個相互垂直的水平極化波，第一饋電端口激勵出一個垂直極化波，形成三個方向的極化輻射。

本發明中，所述外層矩形介質塊的介電常數為9-10，內層矩形介質塊的介電常數為15-18。

本發明中，基板為方形基板，基板采用的型號為Rogers4350微波基板。基板上層是金屬的，基板的底部設有微帶饋線。

本發明中，所述三個饋電端口相互的隔離度均大于20dB，交叉極化小于-30dB。

本發明的有益效果：

該天線實現了三個方向的極化輻射，且交叉極化小，端口間隔離度高，體積較小，容易加工組裝。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖；

圖2是本發明的側視剖面結構示意圖；

圖3是本發明基板上表面結構示意圖；

圖4是本發明基板下表面結構示意圖。

圖中：1、基板；2、矩形介質塊；201、內層矩形介質塊；202、外層矩形介質塊；3、第一饋電端口；4、第二饋電端口；5、第三饋電端口；6、微帶饋線；7、線形槽。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。