一款紧凑的介质谐振天线设计
电子技术应用
张江波，庞冠慈
中国电子科技集团公司第十三研究所
摘要： 在移动通信、卫星通信、雷达系统中，减少信号干扰已经成为我们追求的方向。平顶介质谐振天线（Dielectric Resonator Antenna， DRA）有较强的抗干扰能力且设计自由度高，谐振模式丰富，尺寸较小。基于叠加原理，同时激发低阶DRA模式和缝隙模式，在E和H平面上获得平顶方向图，并且将两个较高介电常数的基板附着在DRA上，降低DRA模式的谐振频率，同时在基板周围添加金属壁包围介质，限制电磁场的传播，从而改变方向性和旁瓣电平。最终设计了一款工作在3.0 GHz具有平顶辐射模式的紧凑介质谐振天线，显示该天线的辐射模式在E和H平面上都是平顶的，与其他平顶天线相比，所提出的天线具有结构简单、尺寸紧凑的优点。
中圖分類號：TN92 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257355
中文引用格式： 張江波，龐冠慈. 一款緊湊的介質諧振天線設計[J]. 電子技術應用，2026，52(7)：29-35.
英文引用格式： Zhang Jiangbo，Pang Guanci. Design of a compact dielectric resonant antenna[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(7)：29-35.
中文引用格式： 張江波，龐冠慈. 一款緊湊的介質諧振天線設計[J]. 電子技術應用，2026，52(7)：29-35.
英文引用格式： Zhang Jiangbo，Pang Guanci. Design of a compact dielectric resonant antenna[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(7)：29-35.
Design of a compact dielectric resonant antenna
Zhang Jiangbo，Pang Guanci
13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： In mobile communications, satellite communications, and radar systems, reducing signal interference has become a key objective. Flat-topped dielectric resonator antennas (DRAs) exhibit strong anti-interference capability, high design flexibility, rich resonant modes, and compact dimensions. Based on the principle of pattern superposition, both the low-order DRA mode and the slot mode are simultaneously excited to achieve a flat-topped radiation pattern in both the E- and H-planes. By attaching two substrates with relatively high permittivity to the DRA, the resonant frequency of the DRA mode is reduced. Additionally, metallic walls are incorporated around the substrate to confine the electromagnetic field propagation, thereby modifying the directivity and sidelobe levels. Ultimately, a compact dielectric resonator antenna operating at 3.0 GHz with a flat-topped radiation pattern has been designed. The radiation pattern of the proposed antenna demonstrates a flat-top characteristic in both the E- and H-planes. Compared with other flat-topped antennas, the proposed structure offers the advantages of simple configuration and compact size.
Key words : dielectric resonant antenna；flat-top radiation mode；overlay mode；slot mode
引言
近年來，隨著電磁場技術的發展，人們的日常生活越來越離不開電磁波。在電磁波接收的過程中，會有一些干擾信號影響接收的質量，盡管可以使用濾波器或者直接使用濾波天線可以減少許多干擾信號，但在所需頻率附近的干擾信號很難被過濾，這樣可能導致信號失真。
平頂天線憑借其均勻照射特性、快速滾降率及低旁瓣特性，可以有效地解決這個問題。平頂波束天線作為波束賦形技術的重要實現形式，在電磁場工程領域占據了重要地位。該天線憑借其獨特的輻射特性，能夠實現均勻的能量分布和并且降低旁瓣電平，已成功應用于雷達探測系統、移動通信基站、衛星信號覆蓋等場景[1]。
目前已經提出了許多方法來實現平頂輻射模式，最常見和直觀的方法是使用天線陣列[2]，通過激發具有不同振幅和相位的陣列元件來實現，這也會出現復雜的饋電網絡，結構復雜等問題。因此需要一款結構簡單、尺寸較小的平頂天線。介質諧振天線具有設計自由度高、結構簡單、尺寸緊湊的優點，可以利用介質諧振天線制作平頂天線，同時利用疊加原理實現結構緊湊的平頂天線。
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作者信息：
張江波，龐冠慈
（中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊 050000）
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