專利名稱：雙極化電介質(zhì)共振器天線的制作方法
雙極化電介質(zhì)共振器天線技術(shù)領域與
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及雙極化電介質(zhì)共振器天線。本發(fā)明還涉及由以N行和M列形式布置的基元天線構(gòu)成的網(wǎng)絡天線，網(wǎng)絡天線的每個基元天線都是根據(jù)本發(fā)明的雙極化電介質(zhì)共振器天線。本發(fā)明天線的一個應用領域是從衛(wèi)星到諸如飛機、火車、輪船等移動平臺發(fā)送/接收信號。本發(fā)明的天線旨在用在相位控制網(wǎng)絡天線中。相位控制網(wǎng)絡天線使用半電子掃描原理，其中所傳輸?shù)牟ǖ男”壤慕嵌茸兓呻娮訏呙鑼嵤?，其余變化由機械裝置實施。對于掃描的限制是由輻射元件的圖案的幾何形狀所導致的。已經(jīng)開發(fā)了使用具有印刷偶極子的微帶平面天線的相位控制網(wǎng)絡天線。當掃描角 度從垂直于偶極子軸線的方向轉(zhuǎn)移時，具有印刷偶極子的微帶平面天線的增益減少。結(jié)果是對于高掃描角度的相等的各向同性輻射功率的減小。機械裝置則被設計為傾向于天線的結(jié)構(gòu)。此外，由于共振器的很高Q因子的原因，所以微帶天線自然具有小帶寬。這也是另一個缺點。還從文獻 “Hook-and 3-D J-shaped probe excited dielectric resonatorantenna for dual polarisation applications，，(R. Chair, A. A. Kishk and K. F. Lee, IEEProc.-Microw. Antennas Propag. , vol. 153, N° 3, June 2006) 了解到雙極化電介質(zhì)共振器天線。為了加寬天線的帶寬，設置其底部挖空的圓柱形電介質(zhì)共振器和激勵系統(tǒng)，該激勵系統(tǒng)包括4個設置在電介質(zhì)共振器的凹槽中的天線元件。這種電介質(zhì)共振器天線具有特別復雜的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的雙極化電介質(zhì)共振器天線不具有上述天線的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種雙極化天線，包括-微帶基板,所述微帶基板具有覆蓋有金屬化層(metallisation)的第一表面和由具有大體互相垂直的軸線的兩條微帶線路覆蓋的與所述第一表面相對的第二表面，在所述金屬化層中形成蝕刻圖案(etching)，所述蝕刻圖案具有有著長邊與短邊的矩形形狀的橫截面，矩形的平行于所述長邊的對稱軸線在所述第二表面上的投影大體與兩條線路中的第一條線路的軸線排成直線；-電介質(zhì)共振器，所述電介質(zhì)共振器具有回轉(zhuǎn)圓柱形形狀，該回轉(zhuǎn)圓柱形形狀固定在形成于所述金屬化層中的蝕刻圖案上，且大體以所述蝕刻圖案為中心，第一條線路的軸線和第二條線路的軸線在回轉(zhuǎn)圓柱形的軸線上具有交叉點，第一條線路的第一端形成所述天線的第一端口并且第二條線路的第一端形成所述天線的第二端口 ；以及-導電線性元件，所述導電線性元件具有大體平行于所述回轉(zhuǎn)圓柱形的軸線的軸線，導電線性元件與電介質(zhì)共振器接觸并且在與所述第一表面相同的一側(cè)上，經(jīng)由形成在基板中的孔電連接到所述第一條線路的第二端，所述第二條線路的第二端大體超過所述蝕刻圖案，所述第二條線路的第一端與第二端之間的長度大體等于波的波長的四分之一，所述波的頻率是所述天線的利用頻帶的中心頻率。在本發(fā)明的具體的有利實施例中，兩條附加的平行線性蝕刻圖案形成在矩形形狀的蝕刻圖案的端部，以便利用矩形形狀蝕刻圖案構(gòu)成“H”形狀的蝕刻圖案。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將通過參考附圖閱讀優(yōu)選實施例而表現(xiàn)出來，在附圖中-圖I示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電介質(zhì)共振器天線的透視圖；-圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電介質(zhì)共振器天線的仰視圖；-圖3A、3B、3C分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電介質(zhì)共振器天線的平面視圖(圖3A)和兩個側(cè)視圖(圖3B和3C)；-圖4A和4B示出根據(jù)本發(fā)明的天線分別工作在傳輸和反射中的反射參數(shù)和傳輸參數(shù)(通常表示為S參數(shù))；-圖5A和5B分別示出當激勵天線的第一端口時，在根據(jù)本發(fā)明的天線的E平面和H平面中傳輸?shù)男盘柕姆植迹?圖6A和6B分別示出當激勵天線的第二端口時，在E平面和H平面中傳輸?shù)男盘柕姆植迹?圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電介質(zhì)共振器天線的透視圖；-圖8示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電介質(zhì)共振器天線的平面視圖；-圖9示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線的反射中的S參數(shù)；-圖10示出根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡天線的示例。在全部附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。
具體實施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第一變型的電介質(zhì)共振器天線的透視圖，圖2示出圖I中所示的天線的仰視圖。天線包括電介質(zhì)基板I、具有回轉(zhuǎn)圓柱形形狀的電介質(zhì)共振器2和具有很小直徑的導電桿3。電介質(zhì)共振器2例如由粘合劑固定到基板I。除了 H形蝕刻區(qū)之外，電介質(zhì)共振器所固定到的基板I的表面完全由金屬化層M覆蓋。固定到基板I的電介質(zhì)共振器2以大體在中心的方式覆蓋沒有金屬化層的蝕刻區(qū)，也就是說使得蝕刻區(qū)的中心大體設置在固定到基板的電介質(zhì)共振器的表面中心的對面。除了兩根導電線路LI、L2之外，在固定電介質(zhì)共振器的表面對面的基板的表面未覆蓋任何特定的材料，兩根導電線路LI、L2的軸線在位于由電介質(zhì)共振器形成的圓柱形的軸線上的點處是垂直和相交的。在基板的蝕刻出線路LI和L2的表面上，H的水平條的投影大體與線路LI的軸線排成直線。線路LI的第一端構(gòu)成天線的第一端口 Pl并且線路L2的第一端構(gòu)成天線的第二端口 P2。線路L2在開路中具有第二端并且其長度大體等于波的波長的四分之一，波的頻率是天線的利用頻帶的中心頻率。在與由金屬化層M覆蓋的表面的相同側(cè)上，在基板I中形成開口 5，并且導電桿3設置在開口 5中，使得其端部中的第一端例如通過焊接而與線路LI的第二端電接觸。優(yōu)選地，在、基板I中形成開口 5，使得一旦固定桿3和共振器2，桿3和共振器2就互相接觸。導電桿3例如由銅、金等生產(chǎn)。電介質(zhì)基板I例如是具有等于3. 38的相對介電常數(shù)的R0GER4003C材料。也可以使用諸如氧化鋁、氮化鋁、低溫共燒陶瓷等其它材料。基板I的厚度例如為
0.813mm。電介質(zhì)共振器2例如由氮化鋁AlN生產(chǎn)。圖3A、3B、3C分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電介質(zhì)共振器天線的平面視圖(圖3A)和兩個側(cè)視圖(圖3B和3C)。圖3A、3B、3C示出參考其各個構(gòu)成元件的尺寸的天線的幾何形狀。在關(guān)于一方面接收功能(頻帶10. 7GHz-12. 75GHz ;參見表I)和另一方面?zhèn)鬏敼δ?頻帶14GHZ-14. 5GHz ;參見表2)的以下兩個表中，借助于示例將這些尺寸的數(shù)值具體化。對在以下的表I和表2中給出的值而言,基板由上述的相對介電常數(shù)為3. 38的電介質(zhì)材料制成，并且電介質(zhì)共振器由相對介電常數(shù)為8的氮化鋁(AlN)制成。所有尺寸以毫米為單位給出。
因此-A和B是基板I的側(cè)邊的尺寸；-C是線路L2的長度；-D是H的兩個垂直條的長度；-E是H的兩個垂直條之間的距離；-F是H的垂直條中的每個的寬度； -G是H的水平條的寬度；-H是第二線路LI的長度；-I是基板I的厚度；-J是從基板I的蝕刻出線路LI和L2的表面獲得的導電桿3的高度；-K是桿3的直徑；-L是線路LI和L2的寬度； -M是電介質(zhì)共振器2的直徑；-N是電介質(zhì)共振器2的高度；- O是其中放置桿3的開口的直徑。
~ ~50
~50
C28
~2~A~
~ 2 ~05~
G09~
權(quán)利要求
1.一種雙極化天線，包括 -微帶基板(I )，所述微帶基板(I)具有覆蓋有金屬化層(M)的第一表面和由具有大體互相垂直的軸線的兩條微帶線路(LI、L2)覆蓋的與所述第一表面相對的第二表面，在所述金屬化層(M)中形成蝕刻圖案(4)，所述蝕刻圖案(4)具有有著長邊與短邊的矩形形狀的橫截面，矩形的平行于所述長邊的對稱軸線在所述第二表面上的投影大體與兩條線路中的第一條線路(LI)的軸線排成直線； -電介質(zhì)共振器(2)，所述電介質(zhì)共振器(2)具有回轉(zhuǎn)圓柱形形狀，該回轉(zhuǎn)圓柱形形狀固定在形成于所述金屬化層中的蝕刻圖案(4)上，且大體以所述蝕刻圖案(4)為中心，第一條線路(LI)的軸線和第二條線路(L2)的軸線在回轉(zhuǎn)圓柱形的軸線上具有交叉點，第一條線路的第一端形成所述天線的第一端口并且第二條線路的第一端形成所述天線的第二端口 ；以及 -導電線性元件(3)，所述導電線性元件(3)具有大體平行于所述回轉(zhuǎn)圓柱形的軸線的軸線，導電線性元件與所述電介質(zhì)共振器接觸并且在與所述第一表面相同的一側(cè)上，經(jīng)由形成在基板中的孔(5)電連接到所述第一條線路(LI)的第二端，所述第二條線路(L2)的第二端大體超過所述蝕刻圖案，所述第二條線路(L2)的第一端與第二端之間的長度大體等于波的波長的四分之一，所述波的頻率是所述天線的利用頻帶的中心頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天線，其中兩條附加的平行線性蝕刻圖案(4)形成在矩形形狀蝕刻圖案(4)的端部，以便利用矩形形狀蝕刻圖案形成“H”形狀的蝕刻圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天線，其中所述基板(I)由LTCC陶瓷材料制成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線，其中所述導電線性元件(3)是焊接到所述第一條線路(LI)的所述第二端的金屬桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的天線，其中所述導電線性元件(3)包括電連接到所述第一條線路的所述第二端的金屬元件和印刷在所述電介質(zhì)共振器上的金屬化層，所述金屬元件與印刷在所述電介質(zhì)共振器上的所述金屬化層電接觸。
6.一種網(wǎng)絡天線，所述網(wǎng)絡天線包括以N行和M列的形式布置的基元天線，其特征在于，所述網(wǎng)絡天線中的每個基元天線都是根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的雙極化電介質(zhì)共振器天線，所述基元天線的第一端口連接到同一第一電連接器并且所述基元天線的第二端口連接到同一第二電連接器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙極化天線，包括微帶基板(1)，在第一表面上該微帶基板(1)由金屬化層(M)覆蓋，并且在與該第一表面相對的表面上該微帶基板(1)由兩條微帶線路覆蓋；電介質(zhì)共振器(2)，該電介質(zhì)共振器(2)具有固定到形成在基板中的蝕刻圖案(4)的回轉(zhuǎn)圓柱形形狀，兩條微帶線路中的第一條的第一端形成天線的第一端口，并且第二條微帶線路中的第一端形成天線的第二端口；以及導電線性元件(3)，該導電線性元件(3)與電介質(zhì)共振器接觸并且經(jīng)由形成在襯底(1)中的孔(5)連接到第一條線路(L1)的第二端，第二條線路(L2)的第二端大體垂直于蝕刻圖案。
文檔編號H01Q21/06GK102742077SQ201080054687
公開日2012年10月17日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者R·K·拉杰, S·圖里埃斯 申請人:阿克塞斯歐洲公司