[發明專利]一種寬帶圓極化二階梯形介質諧振器天線設計方法

在審

• 申請號: 202210093091.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114400449A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張現軍;孫紹華;邱恒遠
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q5/50;H01Q1/48;H01Q1/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 孟琦

本發明涉及一種新型寬帶圓極化(Circularly Polarized,簡稱：CP)二階梯形介質諧振器天線(Two?Order trapezoided Dielectric Resonator Antenna,簡稱：TOTDRA)，屬于微波技術與天線領域。本發明包括四部分：介質基板、帶有開槽的地板(簡稱：開槽地板)、饋電微帶條帶(簡稱：饋電條帶)和二階梯形介質諧振器(Two?Order trapezoided Dielectric Resonator,簡稱TOTDR)，與現有技術結構的本質區別在于TOTDR部分。本發明在現有技術結構的介質諧振器中引入新一階諧振器并維持諧振器總體尺寸不變，這有效改善了相對(可用)帶寬和增益。本發明CP TOTDRA的有效相對帶寬由現有技術結構的46％(4.09?6.55GHz)增加到52％(3.78GHz?6.45GHz)，與現有技術結構相比提高13％；有效相對帶寬內獲得的最高增益為4.4dBic，較現有技術結構提高13％。

技術領域

本發明涉及一種寬帶圓極化二階梯形介質諧振器天線(Two-Order trapezoidalDielectric Resonator Antenna,簡稱：TOTDRA)設計方法，屬于微波技術與天線領域。

背景技術

介質諧振器天線(Dielectric Resonator Antenna,簡稱：DRA)具有低損耗、高Q值、易加工等優勢，且具有很高的輻射效率和功率容量，因而在無線通信系統中獲得了較多的關注，廣泛應用在無線局域網(WLAN)和藍牙(Bluetooth)等無線電系統中。圓極化(Circularly Polarized,簡稱：CP)天線通信容量大，具有較強的抗干擾能力，且能有效避免極化失配帶來的問題，使得其研究熱度一直居高不下。隨著無線通信和雷達等系統的快速發展，對CP DRA的帶寬提出越來越高的要求，然而，DRA由于具有諧振特性，品質因數較大，通常其帶寬很窄。現有技術要么CP DRA(饋電)結構太過復雜，要么實現獲得的帶寬太窄，無法滿足快速發展的無線通信系統的需求。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出并設計了一種新型寬帶CP TOTDRA，該發明在現有技術的介質諧振器(Dielectric Resonator,簡稱：DR)中引入新一階DR并維持整個 DR總體尺寸不變，與現有技術相比，確保結構簡單情況下有效改善了相對(可用)帶寬和增益。

本發明所述CP TOTDRA結構包括四部分：介質基板、帶有開槽的地板(以下簡稱：開槽地板)、饋電微帶條帶(以下簡稱：饋電條帶)和二階梯形介質諧振器(Two-Ordertrapezoided Dielectric Resonator,簡稱：TOTDR)，與現有技術本質區別在于TOTDR部分。開槽地板和饋電條帶分別位于介質基板的上面和下面，TOTDR位于開槽地板上面。

本發明的有益效果是：本發明所述的寬帶CP TOTDRA，與現有技術相比，確保結構簡單情況下有效改善了相對(可用)帶寬和增益。結果表明，該發明的有效相對帶寬高達52％ (3.78GHz-6.45GHz)，最高增益高達4.4dBic。與現有技術相對帶寬46％(4.09-6.55GHz)和最高增益(3.9dBic)相比，兩者均提高13％。

附圖說明

圖1是CP TOTDRA結構圖；

圖2是CP TOTDRA的設計步驟圖；

圖3是CP TOTDRA結構和現有技術結構天線回波損耗對比圖。

圖4是CP TOTDRA結構和現有技術結構天線軸比對比圖。

圖5是CP TOTDRA結構和現有技術結構天線增益對比圖。

圖6是CP TOTDRA輻射方向圖。

圖中：1、饋電條帶；2、介質基板；3、開槽地板；4、TOTDR。▲代表現有技術結構仿真結果，●代表本發明結構仿真結果，△代表現有技術結構測試結果。