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。
中图分类号：TN92 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257355
中文引用格式： 张江波，庞冠慈. 一款紧凑的介质谐振天线设计[J]. 电子技术应用，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： 张江波，庞冠慈. 一款紧凑的介质谐振天线设计[J]. 电子技术应用，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
近年来，随着电磁场技术的发展，人们的日常生活越来越离不开电磁波。在电磁波接收的过程中，会有一些干扰信号影响接收的质量，尽管可以使用滤波器或者直接使用滤波天线可以减少许多干扰信号，但在所需频率附近的干扰信号很难被过滤，这样可能导致信号失真。
平顶天线凭借其均匀照射特性、快速滚降率及低旁瓣特性，可以有效地解决这个问题。平顶波束天线作为波束赋形技术的重要实现形式，在电磁场工程领域占据了重要地位。该天线凭借其独特的辐射特性，能够实现均匀的能量分布和并且降低旁瓣电平，已成功应用于雷达探测系统、移动通信基站、卫星信号覆盖等场景[1]。
目前已经提出了许多方法来实现平顶辐射模式，最常见和直观的方法是使用天线阵列[2]，通过激发具有不同振幅和相位的阵列元件来实现，这也会出现复杂的馈电网络，结构复杂等问题。因此需要一款结构简单、尺寸较小的平顶天线。介质谐振天线具有设计自由度高、结构简单、尺寸紧凑的优点，可以利用介质谐振天线制作平顶天线，同时利用叠加原理实现结构紧凑的平顶天线。
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作者信息：
张江波，庞冠慈
（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄 050000）
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