[发明专利]一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列

权利要求书

1.一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，由xy平面上周期排列的基本阵列组成，其特征在于，每个基本阵列包括从上到下的4*4介质谐振器阵列层、第一馈电网络层和第二馈电网络层；

4*4介质谐振器层划分为四个2*2的谐振器阵列，每个2*2的谐振器阵列包括4个阵列元素，每个阵列元素为从上到下的第一介质谐振器和第二介质谐振器；第一介质谐振器放置在第二介质谐振器正上方，并通过玻璃胶固定在一起，组成一个辐射单元；第一介质谐振器和第二介质谐振器结构相同、边长相同、厚度不同；

第一馈电网络层从上到下依次为：第一金属层、第一介质基板和第二金属层，第一金属层和第二金属层为在第一介质基板的上下两面分别镀铜层实现；

4*4个辐射单元的底部分别粘接在第一金属层上，且粘接位置处腐蚀或者光刻掉铜层，形成一字形的第一缝隙天线；每个第一缝隙天线的正中心对准两个介质谐振器的中心；

第二馈电网络层从上到下依次为：第三金属层、第二介质基板和第四金属层，第三金属层和第四金属层为在第二介质基板的上下两面分别镀铜层实现；

第二金属层和第三金属层完全相同，之间使用导电胶粘连；在第二金属层和第三金属层上，对应每个2*2的谐振器阵列的中心位置处，通过馈电腐蚀或者光刻掉铜层，在第二金属层和第三金属层相同位置上均形成4个一字形的第二缝隙天线，且一一对应；

在每个基本阵列的第二介质基板上通过金属化的方式集成有第一功分器；

同时，在第二介质基板的侧边设置有第一波导端口，与法兰转换连接；

所述的介质谐振天线阵列，其工作原理如下：

由第一波导端口进入的第一入射波经过转换器转换成第一电磁波进入T型功分器的输入端，通过T型功分器的输出端将第一电磁波输入至同相T型功分器的输入端，通过同相T型功分器的输出端将第一电磁波输入至H型功分器的输入端，H型功分器的输出端将第一电磁波均匀等相位的反馈到每个第二缝隙天线上；第二缝隙天线元件将第一电磁波均匀等相位的耦合至第一馈电网络层；第一馈电网络层通过第一缝隙天线耦合至2*2的谐振器阵列，通过介质谐振器将第一缝隙天线元件耦合上来的电磁波辐射至自由空间；

所述的第一功分器为对称结构：包括H型功分器和T型功分器，用于输出等幅度、等相位的电磁波；H型功分器为一输入四输出的功分器；T型功分器为一输入两输出的功分器；每个H型功分器包括三个T型功分器；所有的T型功分器均由圆柱形金属化孔洞形成；

改变所述的第一介质谐振器和第二介质谐振器的介电常数和高度，能够改变天线的工作频段和增益，使得天线具有较宽的带宽和较高的增益。

2.如权利要求1所述的一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，其特征在于，所述的介质谐振器的形状为矩形或圆形。

3.如权利要求1所述的一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，其特征在于，所述的第一金属层、第二金属层、第三金属层和第四金属层的材质为在介质基板表面镀铜和/或镀金形成的表层。

4.如权利要求1所述的一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，其特征在于，所述的介质谐振器和介质基板均选用罗杰斯衬底作为介质层，介质层材料根据用户需要自行设定。

5.如权利要求1所述的一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，其特征在于，所述的第一电磁波满足TE10模的单模传输条件。

6.如权利要求1所述的一种宽带高增益毫米波介质谐振天线阵列，其特征在于，所述的2*2谐振器阵列还能组成8*8或者其他尺寸的方形阵列的介质谐振器层。