一种适用于波束扫描的宽带低剖面介质谐振器天线

近年来,为解决传统介质谐振器天线（dielectric resonator antenna, DRA）体积庞大等问题,新颖的低剖面DRA如介质贴片天线和平面介质天线被提出并迅速成为研究热点. 然而,现有的低剖面DRA设计要么平面尺寸较大（>0.5λ₀×0.5λ₀）,要么带宽较窄（<10%）,限制了它们的实际应用. 文中提出了一种具有小型化平面尺寸的宽带低剖面DRA. 本天线采用介质贴片设计,顶部为高介电常数的介质贴片,中间为低介电常数的介质基板,底部为缝隙馈电结构. 缝隙馈电结构可激励起介质贴片谐振器的基模TE₁₁₁和高次模TE₁₃₁两种工作模式,这两种模式的场分布在贴片边缘部分存在基模场强较弱而高次模场强较强的显著区别. 本设计巧妙地利用了该区域的模式场强区别,通过略微增加贴片边缘部分高度来显著影响高次模谐振频率而轻微影响基模谐振频率,从而将高次模TE₁₃₁的谐振频率迅速下拉并与基模TE₁₁₁的谐振频率靠近合并,在不增大介质贴片平面尺寸的前提条件下获得宽带工作效果. 本天线的三维尺寸为0.35λ₀×0.35λ₀×0.08λ₀ (λ₀为中心频率处的空气中波长),线极化实物案例测试结果表明该天线具有18.5%的?10 dB阻抗带宽以及7.3 dBi的最大增益. 该天线平面尺寸小,适用于具有波束扫描功能的阵列天线设计;且提出的设计理念还可进一步拓展应用于圆极化天线设计.     

基于等效磁表面的层叠型介质谐振器天线

提出了一种基于等效磁表面的层叠型介质天线,同时具有宽带和高增益等特点。设计采用两片高介电常数的薄介质片,构造出两个等效磁表面,结合金属地的等效电表面,可以在“电-磁"以及“磁-磁"的边界条件中获得两个独立的TE^y₁₁₁ 模式。通过合并这两个模式可以有效拓展天线的工作带宽,同时,等效磁表面的引入还可以提高天线的增益。天线的仿真和测试结果一致性良好,其|S11|<-10 dB 的相对带宽约为36%,最大增益在6.3 GHz 处达到8.4 dBi。另外,该天线的辐射单元均由低损耗的介质构成,辐射效率高,使其在未来无线通信系统中具备一定的应用前景。