[发明专利]一种近似全空间覆盖的低剖面电磁偶极子天线

权利要求书

1.一种近似全空间覆盖的低剖面电磁偶极子天线，以天线单元的中心为原点，以各层矩形介质的矩形短边方向为X轴，矩形长边方向为Y轴，介质高度的方向为Z轴建立空间直角坐标系；其特征在于，所述的天线由2个天线单元关于金属板(14)对称组合而成；所述的每个天线单元分为四层矩形介质结构，从上到下依次包括高介电常数的顶层介质块(1)、低介电常数的中间上层介质板(4)、低介电常数的中间下层介质板(6)、以及低介电常数的底层介质板(9)，各层之间通过粘合或者绝缘螺丝固定；所述的各层介质变为矩形，使电偶极子的辐射不对称，从而与磁偶极子结合展宽波束；

第一层为高介电常数的顶层介质块(1)，其上设有贯穿的用于插入金属探针(3)的空气通孔(2)，空气通孔(2)的圆心位置位于X轴但不与坐标轴原点重合；

第二层为低介电常数的中间上层介质板(4)，作为低介电常数的介质谐振器，与顶层介质块(1)组成多个介质谐振器的结构；带有圆形中心的十字形金属贴片(5)位于中间上层介质板(4)的下表面中心位置，即十字形金属贴片(5)位于第二层和第三层之间；

第三层为低介电常数的中间下层介质板(6)，其上设有贯穿的短金属化通孔(7)，短金属化通孔(7)的圆心位于中间下层介质板(6)的矩形中心，且短金属化通孔(7)与十字形金属贴片(5)的圆形中心相连；

所述的中间上层介质板(4)、中间下层介质板(6)上与顶层介质块(1)的空气通孔(2)对应位置处设有贯穿介质板的空气通孔(8)，介质板的空气通孔(8)与空气通孔(2)的圆心位置对齐，并贯穿中间上层介质板(4)和中间下层介质板(6)；所述金属探针(3)穿过介质板的空气通孔(8)并插入到空气通孔(2)中；

第四层为低介电常数的底层介质板(9)，其上表面中部位置设有矩形的金属微带(10)，金属微带(10)的两端分别连接金属探针(3)和短金属化通孔(7)，所述金属微带(10)的中心到金属探针(3)圆心和到短金属化通孔(7)圆心的距离相同；所述底层介质板(9)上与金属微带(10)中心对应位置处设有通孔，底层介质板(9)的下表面设有金属地板(11)，金属地板(11)与金属微带(10)中心对应位置处也设有通孔；SMA连接器(12)的内芯穿过金属地板(11)后插入底层介质板(9)并连接到金属微带(10)的中心，能量从SMA连接器(12)馈入并通过金属微带(10)同时同相激励金属探针(3)和短金属化通孔(7)连接的带有圆形中心的十字形金属贴片(5)；所述金属地板(11)孔的直径大于SMA连接器(12)的内芯直径；

四个长金属化通孔(13)的一端与十字形金属贴片(5)的十字末端连接并向下垂直贯穿中间下层介质板(6)和底层介质板(9)，另一端连接金属地板(11)；

两个天线单元关于金属板(14)呈轴对称组成一个二元阵；所述金属板(14)具有隔离作用，其放置在各层矩形介质远离金属探针(3)的长边一侧；除顶层介质块(1)外，两个单元的其余各层介质都连接成为一个整体；所述金属板(14)一端连接金属地板(11)，另外一边穿过底层介质板(9)、中间下层介质板(6)和中间上层介质板(4)，并与顶层介质块(1)的上表面等高，相应的，在底层介质板(9)、中间下层介质板(6)和中间上层介质板(4)上预留用于插入金属板(14)的空气腔(15)；

位于第二层介质下表面中心处的十字形金属贴片(5)作为Z方向的电偶极子，分别在XY和XZ平面上具有“O”和“∞”的远场图案；金属探针(3)作为Y方向的磁偶极子，分别在XY和XZ平面上具有“∞”和“O”的远场图案；Z方向的电偶极子和Y方向的磁偶极子相结合形成X方向的侧向辐射。

2.根据权利要求1所述的一种近似全空间覆盖的低剖面电磁偶极子天线，其特征在于，根据需要，可以在矩形的介质层中加工出缝隙、凹槽，用于进一步改善匹配和隔离，同时不会影响天线的宽波束。

3.根据权利要求1所述的一种近似全空间覆盖的低剖面电磁偶极子天线，其特征在于，所述的中间下层介质板(6)可以替换为空气间隔，同时，所述短金属化通孔(7)和长金属化通孔(13)均替换为金属柱结构，第二层和第四层采用绝缘螺丝固定。

4.根据权利要求1所述的一种近似全空间覆盖的低剖面电磁偶极子天线，其特征在于，所述的金属探针(3)不限于圆柱形金属探针，可以对其进行变形，或者替换为金属带条进行馈电。