超介质谐振器阵列天线单元及阵列天线

专利检索2024-11-30  20


本发明涉及超材料和天线,具体地,涉及一种超介质谐振器阵列天线单元及阵列天线,尤其是一种毫米波高增益超介质谐振器阵列天线。


背景技术:

1、随着科学技术的快速发展,无线通信技术慢慢渗透到生活的方方面面,无线设备数量也逐年递增,因此更大的无线通信系统的信道容量、更宽的带宽、更快的传输速率。作为无线通信设备中重要的发射和接收器件之一的天线也需要适应更加高的性能指标,朝着宽带化、多功能、高增益等方向发展。介质谐振天线凭借其结构灵活、低损耗、高辐射效率等优势脱颖而出,展示出了广阔的发展前景。

2、在传统介质谐振器天线的基础上,设计不同结构来实现高增益和宽带化,但其结构设计较为复杂,难加工,成本高等因素制约,且带宽窄,介质损耗大;易激励起表面波,辐射性能下降;高次模辐射方向图变形,且模式之间频率比过大。本发明提供一种毫米波高增益超介质谐振器阵列天线,利用超介质镂空谐振器结构实现多模辐射,达到高增益等特点。


技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种超介质谐振器阵列天线单元及阵列天线。

2、根据本发明提供的一种超介质谐振器阵列天线单元,包括:微带馈线、金属地、基板以及超介质镂空辐射体;

3、所述金属地和所述微带馈线分别设置在所述基板的两相对表面上,所述金属地上设置有馈电缝隙;

4、所述超介质镂空辐射体设置在所述金属地上,所述超介质镂空辐射体覆盖所述馈电缝隙设置;

5、所述微带馈线用于将电磁信号输入,所述微带馈线通过所述馈电缝隙将电磁信号输送到所述超介质镂空辐射体后,通过所述超介质镂空辐射体的顶端辐射,所述超介质镂空辐射体用于电磁能量发射。

6、优选的,所述微带馈线为叉形微带馈线,所述馈电缝隙为哑铃形馈电缝隙。

7、优选的,还包括输入端口,所述微带馈线与所述输入端口连接。

8、优选的,所述金属地上设置有镂空结构,所述镂空结构形成所述馈电缝隙。

9、优选的,所述基板采用罗杰斯rt5880,所述基板的介电常数为2.2,所述基板的损耗角正切值为0.0009;所述金属地形状为正方形,所述金属地的尺寸为6mm×6mm;所述微带馈线的特性阻抗为50ohm。

10、优选的,所述超介质镂空辐射体包括设置在所述金属地上的多个介质单元结构,所述介质单元结构的介电常数大于3.6。

11、优选的,多个介质单元结构呈4行×4列排布设置,每个所述介质单元结构的尺寸为1mm×1mm×1.27mm。

12、优选的,所述超介质镂空辐射体采用罗杰斯ro3006,所述超介质镂空辐射体的介电常数是6.25。

13、本发明还提供一种阵列天线,包括多个上述的超介质谐振器阵列天线单元。

14、优选的,多个超介质谐振器阵列天线单元构成4行×4列的阵列天线,每行和每列之间的间隙均为1.4mm,相邻所述超介质镂空辐射体之间通过矩形超介质相连接。

15、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

16、1、本发明从激励端口输入射频信号,通过哑铃形缝隙将射频信号传导到超介质谐振器辐射体阵列,并从超介质谐振器辐射体阵列的顶端辐射出去,天线具有加工方便,结构简单,性能优越的优点。

17、2、本发明实现高增益的方式不同于传统方法,结构简单,加工方便。

18、3、本发明的超介质镂空不同于传统结构形状变形,基于超介质以及其之间空隙耦合,产生多模谐振,提高增益。



技术特征:

1.一种超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,包括:微带馈线(2)、金属地(5)、基板(4)以及超介质镂空辐射体(6);

2.根据权利要求1所述的超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,所述微带馈线(2)为叉形微带馈线,所述馈电缝隙(3)为哑铃形馈电缝隙。

3.根据权利要求1所述的超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,还包括输入端口(1),所述微带馈线(2)与所述输入端口(1)连接。

4.根据权利要求3所述的超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,所述金属地(5)上设置有镂空结构,所述镂空结构形成所述馈电缝隙(3)。

5.根据权利要求3所述的超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,所述基板(4)采用罗杰斯rt5880,所述基板(4)的介电常数为2.2,所述基板(4)的损耗角正切值为0.0009;所述金属地(5)形状为正方形,所述金属地(5)的尺寸为6mm×6mm;所述微带馈线(2)的特性阻抗为50ohm。

6.根据权利要求1所述的毫超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,所述超介质镂空辐射体(6)包括设置在所述金属地(5)上的多个介质单元结构(601),所述介质单元结构(601)的介电常数大于3.6。

7.根据权利要求6所述的超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,多个介质单元结构(601)呈4行×4列排布设置,每个所述介质单元结构(601)的尺寸为1mm×1mm×1.27mm。

8.根据权利要求1所述的毫超介质谐振器阵列天线单元,其特征在于,所述超介质镂空辐射体(6)采用罗杰斯ro3006,所述超介质镂空辐射体(6)的介电常数是6.25。

9.一种阵列天线,其特征在于,包括多个权利要求1至8任一项所述的超介质谐振器阵列天线单元。

10.根据权利要求9所述的阵列天线,其特征在于,多个超介质谐振器阵列天线单元构成4行×4列的阵列天线,每行和每列之间的间隙均为1.4mm,相邻所述超介质镂空辐射体(6)之间通过矩形超介质相连接。


技术总结
本发明提供了一种超介质谐振器阵列天线单元及阵列天线,包括:微带馈线、金属地、基板以及超介质镂空辐射体;金属地和微带馈线分别设置在基板的两相对表面上,金属地上设置有馈电缝隙;超介质镂空辐射体设置在金属地上,超介质镂空辐射体覆盖馈电缝隙设置;微带馈线用于将电磁信号输入,微带馈线通过馈电缝隙将电磁信号输送到超介质镂空辐射体后,通过超介质镂空辐射体的顶端辐射,超介质镂空辐射体用于电磁能量发射。本发明从激励端口输入射频信号,通过哑铃形缝隙将射频信号传导到超介质谐振器辐射体阵列,并从超介质谐振器辐射体阵列的顶端辐射出去,天线具有加工方便,结构简单,性能优越的优点。

技术研发人员:徐光辉,马千喜,黄志祥,杨利霞,李迎松,赵鲁豫,吴先良
受保护的技术使用者:安徽大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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