一文详解介质谐振器天线

随着信息技术的快速发展，射频天线是重要的传输工具，主要用于接收和发射空间中的电磁波，电磁波和高频电流进行高效转换。天线有全向天线、定向天线等多种类型。今天我们一起来聊聊介质谐振天线。

一、原理及分类

介质谐振天线（DRA）是由介质材料制成，通过在其内部激发电磁场来实现辐射和接收电磁波的功能。

根据介质谐振器的形状和馈电方式的不同，介质谐振器天线可以分为多种类型，如圆柱形介质谐振器天线、盘形介质谐振器天线、球形介质谐振器天线等。根据馈电方式的不同，将介质谐振器天线分为同轴馈电、微带馈电、缝隙馈电等形式。

二、优点

在毫米波应用中，介质谐振天线可能比类似的单极天线、偶极天线和贴片天线更小。因为介质谐振天线的大小与谐振频率的自由空间波长除以所用电介质材料的有效相对介电常数（介电常数）的平方根成正比。这有助于极紧凑型天线的设计，因为典型的金属天线与自由空间波长成正比，而介质谐振天线可以设计成更小的尺寸。

如果使用低损耗电介质材料，由于传导损耗随频率增加，介质谐振天线在毫米波频谱中的辐射效率可能比传统金属天线高得多。介质谐振天线在阻抗带宽、尺寸和材料选择方面还拥有更广泛的设计自由。

介质谐振天线也可以通过各种激励器来设计完成，而且其设计可通过选择不同的激励器予以优化。此外，介质谐振天线增益、带宽和极化都可以通过各种设计技术作为设计变量进行控制。

介质谐振天线实际上可以设计为在所需频率下共振的任何形状，且每个形状综合考虑到了各种性能因素和设计/制造复杂性。介质谐振天线也可以被设计成用于增益增强的阵列、或者波束成形样式的天线，甚至可以加入用来实现光束偏转的有源元件。附加的电介质透镜可以与介质谐振天线结合使用，以进一步增强增益/方向性或天线方向图特性。

三、发展及应用

介质谐振天线通常是使用具有高介电常数和相对低损耗角正切的机械加工陶瓷材料制造的。最近介质谐振天线已开始使用介电常数低得多的聚合物材料制造，得益于聚合物材料的优势，天线更容易制造成复杂的形状以获得各种性能特征，例如具有高阻抗带宽的超形状介质谐振天线和分形介质谐振天线。

介质谐振天线也可以使用PCB或低温共烧陶瓷(LTCC)结构等陶瓷技术开发。介质谐振天线可能有助于实现未来的毫米波通信和雷达技术，如毫米波5G和汽车雷达。