[发明专利]一种凹形共形介质谐振器天线及其工作方法

权利要求书

1.一种凹形共形介质谐振器天线的工作方法，其特征在于：所述凹形共形介质谐振器天线包括：介质谐振器(1)、地板(2)、介质基板(3)、馈缝(4)和馈线(5)；

所述地板(2)与介质谐振器(1)共形，介质谐振器(1)固定于地板(2)中间，地板(2)材料为铜箔；

介质基板(3)上、下表面分别贴合覆盖地板(2)和馈线(5)；在地板(2)中心蚀刻出馈缝(4)；

所述天线由馈线(5)馈电，然后电磁波能量通过地板(2)上的馈缝(4)耦合传导至上表面的介质谐振器(1)；

所述工作方法，包括：采用圆柱坐标系下的本征模方法，在单模假设的前提下，利用分离变量法求解天线的谐振频率与内场分布；在求得天线的理论谐振模式之后，按照传统的缝隙馈电理论得到馈电结构的参数，馈缝(4)处为天线内磁场最大处，且方向与内磁场方向一致，使能量通过馈缝(4)耦合到天线中；在辐射时，该天线的辐射机制类似一个弧向放置的凹形磁偶极子，其辐射能量由于凹形结构汇聚，获得窄波束与高增益；

通过构建理论模型，利用本征模方法后，天线的工作频率由下式求得：

J_m(k_rb)Y′_m(k_ra)-J′_m(k_ra)Y_m(k_rb)＝0

其中f₀表示天线谐振频率，k₀为自由空间波数，ε_r为介质块相对介电常数，μ_r为介质块相对磁导率，J_m(x)与Y_m(x)为第一、二类贝塞尔函数，a、b为凹形介质谐振器上下弧面半径，β为介质谐振器弧度，d为介质谐振器厚度的一半，其余参数为辅助变量。

2.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：介质谐振器(1)采用氧化铝陶瓷材料制成，相对介电常数9.8，其内径为17mm，厚度为4mm，弧度为60度，宽度为10mm。

3.根据权利要求2所述的工作方法，其特征在于：介质基板(3)为层压板，采用FR-4材料制成，介质基板(3)的相对介电常数是4.4，厚度为1mm，介质基板(3)的弧度为90度，内径21mm，宽度20mm。

4.根据权利要求3所述的工作方法，其特征在于：馈线(5)为铜微带线，馈线(5)宽度为2mm，馈线(5)超过馈缝(4)中心距离为4mm，馈缝4宽度1.5mm，长度5mm。

5.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于：所述凹形共形介质谐振器天线采用侧向馈电。