專利名稱：微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種大規模集成電路用介質諧振器天線，特別是一種能提高帶寬的微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線。
二背景技術：
介質諧振器因其尺寸小、成本低、金屬損耗小等特點而在微波技術領域有著極其廣泛的應用，當它作為一種有效的輻射單元而用于通信系統時，稱作介質諧振器天線。現有技術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諧振器天線，它由微帶線和半球形單層介質諧振器兩部分組成，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諧振器并向自由空間輻射。這種結構的天線易于集成，當介質諧振器的介電常數取得較大時，可減小縫天線尺寸，但同時會導致工作帶寬變窄，輻射電阻加大，實現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生，如特別適合衛星通信系統用的圓極化波的產生。因此，上述結構的天線只適用于一般的通信系統。
三
發明內容
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要求的微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線。
實現本實用新型目的的技術解決方案為一種微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線，其特征在于它主要由微帶線和半球形雙層介質諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導帶、介質基片和接地板，半球形雙層介質諧振器由半球形單層介質諧振器和其外包裹的一層半球殼狀介質層組成，且半球形單層介質諧振器和半球殼狀介質層的球心重合，半球形雙層介質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。
本實用新型與現有技術相比，其顯著優點是一是在半球形單層介質諧振器的外面覆蓋一層半球殼狀介質層，且介質層所用材料的介電常數比里層半球形單層介質諧振器的介電常數低，有利于更好地將電磁波能量從里層的半球形單層介質諧振器耦合到自由空間，此時里層的半球形單層介質諧振器僅僅充當實現阻抗匹配的介質加載，這一改進并沒使天線的整體結構復雜許多，卻顯著地提高了帶寬；第二是針對不同通信系統潛在的特殊要求設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出圓極化波，而單個矩形窄縫在這種天線上卻只能激發出線極化波。
四
圖1是微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線的一種結構示意圖。
圖2是本實用新型的微帶縫天線的一種結構示意圖。
圖3是本實用新型的半球形雙層介質諧振器的結構示意圖。
圖4--圖15是本實用新型的縫隙4的12種不同形狀的結構示意圖。
五具體實施方式
實施例1。結合圖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諧振器天線，它主要由微帶線和半球形雙層介質諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導帶1、介質基片2和接地板3，半球形雙層介質諧振器由半球形單層介質諧振器5和其外包裹的一層半球殼狀介質層6組成，且半球形單層介質諧振器5和半球殼狀介質層6的球心重合，半球形雙層介質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，按下列參數在印刷電路板上制作一微帶線，金屬導帶1長180.0mm，寬6.0mm，介質基片2的介電常數為2.96，長220.0mm，寬30.0mm，厚2.0mm，接地板3長250.0mm，寬150.0mm；然后，在距金屬導帶1開路端8.5mm處的接地板3上按下列參數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加工制作半球形雙層介質諧振器，半球形單層介質諧振器5的介電常數為9.8，半徑為8.2mm，半球殼狀介質層6的介電常數為5.0，半徑為12.3mm，盡管實現半球形雙層介質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中的運用；最后，將半球形雙層介質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。
權利要求1.一種微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線，其特征在于它主要由微帶線和半球形雙層介質諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導帶[1]、介質基片[2]和接地板[3]，半球形雙層介質諧振器由半球形單層介質諧振器[5]和其外包裹的一層半球殼狀介質層[6]組成，且半球形單層介質諧振器[5]和半球殼狀介質層[6]的球心重合，半球形雙層介質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.根據權利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線，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.根據權利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線，其特征在于半球形雙層介質諧振器里面的半球形單層介質諧振器[5]的介電常數為8～30。
4.根據權利要求1所述的微帶縫耦合半球形雙層介質諧振器天線，其特征在于半球殼狀介質層[6]所用材料的介電常數與半球形單層介質諧振器[5]的介電常數之比為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諧振器天線。它主要由微帶線和半球形雙層介質諧振器兩部分組成，其中微帶線包括金屬導帶、介質基片和接地板，半球形雙層介質諧振器由半球形單層介質諧振器和其外包裹的一層半球殼狀介質層組成，且半球形單層介質諧振器和半球殼狀介質層的球心重合，半球形雙層介質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諧振器的外面覆蓋一層半球殼狀介質層，且介質層所用材料的介電常數比里層半球形單層介質諧振器的介電常數低，有利于更好地將電磁波能量從里層的半球形單層介質諧振器耦合到自由空間，整體結構簡單，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 優先權日2003年7月3日
發明者容啟寧, 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