[发明专利]一种差分双极化介质谐振器天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频通信领域，尤其涉及一种差分双极化介质谐振器天线。

背景技术

介质谐振器天线因其高辐射效率，低损耗，小尺寸，低成本，重量轻，易于激励和高度设计灵活性等诸多优点受到了广泛的关注。近年来的设计中，介质谐振器天线极常被用来替代金属天线。众所周知，介质谐振器作为腔体谐振器具有众多的谐振模式，可以在不同频率上发生谐振。在实际设计中，高于主模谐振频率的高次模式(作为寄生响应)往往需要被抑制。另一方面，有时又需要利用高阶模来实现某些性能，例如在双频或宽带天线中。在这两种情况下，抑制不期望出现的模式是很困难的。

另外，双极化天线的关键指标之一是端口的隔离度，其标志着两个极化间的影响，因而在双极化天线的设计中一般要求尽可能地提高隔离度；天线的交叉极化是衡量天线性能的另一项指标，要求该值尽可能小。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷及需求，提供一种差分双极化介质谐振器天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种差分双极化介质谐振器天线，包括接地基板、设置在所述接地基板上的一个十字形介质谐振器，所述十字形介质谐振器等效于相同的两个矩形介质谐振器正交形成，两个等效的矩形介质谐振器的两端分别镜像设置一组差分馈电结构，每组差分馈电结构与设置在接地基板另一面的一组差分馈电接口电连接。

在本发明所述的差分双极化介质谐振器天线中，所述接地基板上与两组差分馈电结构对应的位置开设两组通孔，每组差分馈电接口的端部穿设一组通孔后与对应的一组差分馈电结构电连接。

在本发明所述的差分双极化介质谐振器天线中，所述差分馈电结构为设置于等效的矩形介质谐振器的端面上的自谐振器底边起沿谐振器高度方向延伸的条状金属带，且条状金属带的中心到等效的矩形介质谐振器的两竖直侧面的距离相等。

在本发明所述的差分双极化介质谐振器天线中，所述条状金属带为通过激光蚀刻于十字形介质谐振器外壁上的金属层，或者贴附于十字形介质谐振器外壁上的金属片或金属线。

在本发明所述的差分双极化介质谐振器天线中，若每个矩形介质谐振器以其自身的中心为原点、自身的长为x轴、自身的宽为y轴、自身的高为z轴建立坐标系，等效的两个矩形介质谐振器的主模均为TE₁₁₁，高次模均为TE₁₁₃。

在本发明所述的差分双极化介质谐振器天线中，所述接地基板为金属材料制成的板状结构，或者为表层涂覆有金属层的板状结构。

实施本发明的差分双极化介质谐振器天线，具有以下有益效果：本发明在十字形介质谐振器的基础上设计差分馈电方式，差分馈电能抑制电磁场呈同相分布的高次模，差分馈电形成的虚拟地能够抑制十字形介质谐振器所等效的两个矩形介质谐振器的正交模间的影响，在利用两个矩形介质谐振器的正交模实现双极化辐射功能时，与单端介质谐振器天线相比，抑制了部分杂散模式，显著提高了端口隔离度，并降低了交叉极化；

进一步地，本发明还可以适用于双频通信，利用两组正交模式对来实现双频特性，比如利用TE₁₁₁、TE₁₁₃模式获取两个谐振频率，并据此设计相应的谐振器尺寸；更进一步地，通过设置条状金属带的长度可以确保更好的阻抗匹配。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明差分双极化介质谐振器天线的结构示意图；

图2是本发明差分双极化介质谐振器天线的侧视图；

图3是本发明差分双极化介质谐振器天线的等效结构示意图；

图4是图3中的矩形介质谐振器I在差分馈电结构的电磁场分布图；

图5是图3中的矩形介质谐振器I的TE^y₁₁₁,TE^y₁₁₃和TE^y₃₁₁三种模式对应的电磁场分布示意图；

图6A是十字形介质谐振器在单端激励时TE₁₁₁模的电场分布图；

图6B是十字形介质谐振器在差分激励时TE₁₁₁模的电场分布图；

图6C是十字形介质谐振器在单端激励时TE₁₁₃模的电场分布图；

图6D是十字形介质谐振器在差分激励时TE₁₁₃模的电场分布图；