專利名稱：微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種大規(guī)模集成電路用介質(zhì)諧振器天線，特別是一種能提高帶寬的微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線。
二背景技術(shù)：
介質(zhì)諧振器因其尺寸小、成本低、金屬損耗小等特點而在微波技術(shù)領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用，當(dāng)它作為一種有效的輻射單元而用于通信系統(tǒng)時，稱作介質(zhì)諧振器天線?，F(xiàn)有技術(shù)Rigorous Analysis of Dielectric Resonator AntennaUsing the Method of Moments，Ph.D.Dissertation，Chinese University ofHong Kong，May 1993中，公開了一種半球形單層介質(zhì)諧振器天線，它由微帶線和半球形單層介質(zhì)諧振器兩部分組成，在微帶線接地板上開有一矩形窄縫，矩形窄縫被半球形單層介質(zhì)諧振器完全覆蓋，電磁能量通過矩形窄縫耦合到半球形單層介質(zhì)諧振器并向自由空間輻射。這種結(jié)構(gòu)的天線易于集成，當(dāng)介質(zhì)諧振器的介電常數(shù)取得較大時，可減小縫天線尺寸，但同時會導(dǎo)致工作帶寬變窄，輻射電阻加大，實現(xiàn)阻抗匹配往往會降低輻射效率。此外，由于矩形窄縫本身的局限性，限制了有特殊用途電磁波的產(chǎn)生，如特別適合衛(wèi)星通信系統(tǒng)用的圓極化波的產(chǎn)生。因此，上述結(jié)構(gòu)的天線只適用于一般的通信系統(tǒng)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能提高帶寬，具有多種形狀，可以滿足不同通信系統(tǒng)要求的微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為一種微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，其特征在于它主要由微帶線和半球形雙層介質(zhì)諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導(dǎo)帶、介質(zhì)基片和接地板，半球形雙層介質(zhì)諧振器由半球形單層介質(zhì)諧振器和其外包裹的一層半球殼狀介質(zhì)層組成，且半球形單層介質(zhì)諧振器和半球殼狀介質(zhì)層的球心重合，半球形雙層介質(zhì)諧振器固定在接地板的正上方，并完全覆蓋刻在接地板上的縫隙。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是一是在半球形單層介質(zhì)諧振器的外面覆蓋一層半球殼狀介質(zhì)層，且介質(zhì)層所用材料的介電常數(shù)比里層半球形單層介質(zhì)諧振器的介電常數(shù)低，有利于更好地將電磁波能量從里層的半球形單層介質(zhì)諧振器耦合到自由空間，此時里層的半球形單層介質(zhì)諧振器僅僅充當(dāng)實現(xiàn)阻抗匹配的介質(zhì)加載，這一改進并沒使天線的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜許多，卻顯著地提高了帶寬；第二是針對不同通信系統(tǒng)潛在的特殊要求設(shè)計了十二種不同形狀的微帶縫，這大大豐富了電磁波的激勵方式，比如采用兩臂長不相等的十字形縫可激發(fā)出圓極化波，而單個矩形窄縫在這種天線上卻只能激發(fā)出線極化波。
四

圖1是微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的微帶縫天線的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的半球形雙層介質(zhì)諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4--圖15是本實用新型的縫隙4的12種不同形狀的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施方式
實施例1。結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖4，以中心工作頻率在2.4GHz的下一代個人通信系統(tǒng)為例，詳細說明本實用新型的一種具體實施方式
。
本實用新型微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，它主要由微帶線和半球形雙層介質(zhì)諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導(dǎo)帶1、介質(zhì)基片2和接地板3，半球形雙層介質(zhì)諧振器由半球形單層介質(zhì)諧振器5和其外包裹的一層半球殼狀介質(zhì)層6組成，且半球形單層介質(zhì)諧振器5和半球殼狀介質(zhì)層6的球心重合，半球形雙層介質(zhì)諧振器固定在微帶線接地板3的正上方，并完全覆蓋刻在微帶線接地板3上的形狀各異的縫隙4。
首先，借助目前已非常成熟的微波集成電路加工工藝技術(shù)，按下列參數(shù)在印刷電路板上制作一微帶線，金屬導(dǎo)帶1長180.0mm，寬6.0mm，介質(zhì)基片2的介電常數(shù)為2.96，長220.0mm，寬30.0mm，厚2.0mm，接地板3長250.0mm，寬150.0mm；然后，在距金屬導(dǎo)帶1開路端8.5mm處的接地板3上按下列參數(shù)鉆刻一兩臂長不相等的十字形縫4，兩臂長分別為14.0mm，10.0mm，縫寬0.8mm；再用模具按下列參數(shù)加工制作半球形雙層介質(zhì)諧振器，半球形單層介質(zhì)諧振器5的介電常數(shù)為9.8，半徑為8.2mm，半球殼狀介質(zhì)層6的介電常數(shù)為5.0，半徑為12.3mm，盡管實現(xiàn)半球形雙層介質(zhì)諧振器的高精度加工有一定難度，但不會從根本上影響本實用新型在通信系統(tǒng)中的運用；最后，將半球形雙層介質(zhì)諧振器牢牢地粘在微帶線接地板3的正上方，并使半球形雙層介質(zhì)諧振器的球心與十字形縫4的幾何中心完全重合。
實施例2結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖5，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖5所示。
實施例3結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖6，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖6所示。
實施例4結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖7，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖7所示。
實施例5結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖8，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖8所示。
實施例6結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖9，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖9所示。
實施例7結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖10，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖10所示。
實施例8結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖11，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖11所示。
實施例9結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖12，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖12所示。
實施例10結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖13，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖13所示。
實施例11結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖14，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖14所示。
實施例12結(jié)合圖1，圖2，圖3和圖15，其他同實施例1，其不同之處在于縫隙4的形狀如圖15所示。
權(quán)利要求1.一種微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，其特征在于它主要由微帶線和半球形雙層介質(zhì)諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導(dǎo)帶[1]、介質(zhì)基片[2]和接地板[3]，半球形雙層介質(zhì)諧振器由半球形單層介質(zhì)諧振器[5]和其外包裹的一層半球殼狀介質(zhì)層[6]組成，且半球形單層介質(zhì)諧振器[5]和半球殼狀介質(zhì)層[6]的球心重合，半球形雙層介質(zhì)諧振器固定在接地板[3]的正上方，并完全覆蓋刻在接地板[3]上的縫隙[4]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，其特征是微帶縫隙[4]的形狀為正方形、等邊三角形、十字形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，其特征在于半球形雙層介質(zhì)諧振器里面的半球形單層介質(zhì)諧振器[5]的介電常數(shù)為8～30。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線，其特征在于半球殼狀介質(zhì)層[6]所用材料的介電常數(shù)與半球形單層介質(zhì)諧振器[5]的介電常數(shù)之比為0.3～0.7。
專利摘要本實用新型涉及一種微帶縫耦合半球形雙層介質(zhì)諧振器天線。它主要由微帶線和半球形雙層介質(zhì)諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導(dǎo)帶、介質(zhì)基片和接地板，半球形雙層介質(zhì)諧振器由半球形單層介質(zhì)諧振器和其外包裹的一層半球殼狀介質(zhì)層組成，且半球形單層介質(zhì)諧振器和半球殼狀介質(zhì)層的球心重合，半球形雙層介質(zhì)諧振器固定在接地板的正上方，并完全覆蓋刻在接地板上的縫隙。本實用新型在半球形單層介質(zhì)諧振器的外面覆蓋一層半球殼狀介質(zhì)層，且介質(zhì)層所用材料的介電常數(shù)比里層半球形單層介質(zhì)諧振器的介電常數(shù)低，有利于更好地將電磁波能量從里層的半球形單層介質(zhì)諧振器耦合到自由空間，整體結(jié)構(gòu)簡單，顯著提高了帶寬。
文檔編號H01Q13/08GK2645253SQ0325926
公開日2004年9月29日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者容啟寧, 陳如山, 王道祥, 錢志華, 莫磊, 樊振宏, 陳建強, 丁大志, 戶仕明, 丁躍華 申請人:南京理工大學(xué)