介质谐振器的馈电技术
介质谐振器天线 （DRA） 是研究界现代无线通信应用的首选，因为它结构紧凑、重量轻、损耗低、辐射效率高、易于激发（多种馈电技术和多种激励模式）、易于与其他无源和有源微波集成电路 （MIC） 元件集成、可用材料种类繁多、 简单而成熟的制造技术，以及在宽频率范围内的高度灵活性。通过选择介电常数、形状、介电谐振器的尺寸和馈电机制，可以控制输入阻抗、带宽和辐射方向图的天线特性。随着电磁仿真工具的进步，可以仿真任何形状的 DRA 并分析其性能。
DRA馈电简介 馈电结构的类型选择
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DRA馈电简介
DRA 辐射模式可以通过使用不同的馈电技术来激发。使用适当的激励或馈电技术，介电谐振器结构可以充当所需谐振频率的辐射体。馈电技术控制 DRA 的模式激发和辐射特性。通过修改馈电结构，可以控制天线的极化和辐射方向图。
主要 DRA馈电技术总结如下：
1. 探头馈电DRA
在馈电 DRA 的探针中，介电谐振器由同轴探针激发，该探针可以穿透介电谐振器，也可以放置在电介质谐振器附近。DRA 的输入阻抗可以通过优化馈电探头的长度和位置来调整。根据 DRA 形状和探头位置，可以在 DRA 中激发不同的模式。这种方法提供了高耦合和高辐射效率。通过将激励探针放置在介电谐振器附近，可以避免精确钻孔的制造复杂性，但代价是降低了耦合和辐射特性。在 DRA 直接集成在芯片上的高频应用中，这种馈电技术不是一个好的选择。
2. 微带传输线馈送
在馈电的微带线 DRA 中，DR 放置在微带线上，其耦合和模式激励由微带线和 DRA 的重叠距离控制。微带线会影响 DRA 的辐射性能，并因气隙而改变其谐振频率。介质谐振器和微带线之间的气隙可以通过保形馈电技术来避免。送入微带的弯曲及其尺寸可以控制谐振频率和耦合。微带线的偏移馈电可用于增强阻抗带宽。
3. 孔径/槽耦合
在孔径/槽馈电 DRA，传输线通过馈电槽耦合到 DR 的谐振模式。当 DR 以槽顶部为中心时，可实现最佳谐振。槽长应为 λ/2。这种方法更容易集成，减少来自馈线的杂散辐射，隔离天线和馈电网络，提高极化纯度，并提供出色的模态纯度。十字形槽可用于实现圆极化。Bowtie 槽激励可用于带宽增强。孔径/槽进给也推荐用于宽光束辐射方向图。
4. 共面波导 （CPW） 传输线
共面波导由导电轨道和轨道两侧的一对共面返回导体组成。在 CPW 馈电 DRA，电介质谐振器下的耦合槽可以优化耦合和辐射频率调整。圆形馈电网络可以用感应/电容槽代替。它广泛用于毫米波应用，由于接地平面将介电谐振器与有损耗硅衬底分开，因此可以实现高天线效率。
5. 介电图像导引 （DIG）
介电图像导引器是一种低损耗馈电结构，用于将能量耦合到 DRA 并避免导体损耗。然而，由于波导过渡设计将功率耦合到介电像线，它遭受了辐射损耗和过渡损耗。这种馈电技术也用于高频应用。
6. 衬底集成波导 （SIW）
SIW损耗低、成本低，易于与平面电路集成。SIW 由两个实心导体平面组成，由介电基板隔开，导体侧壁由成排的金属化通孔实现。SIW 最大限度地减少了导体损耗，将激励场保持在内部，并提高了整体天线辐射效率。DRA 和 SIW 组合实现了高增益天线和具有高辐射效率的阵列。通过保持金属通孔的间距 “s” 较小和直径 “d” 较大，可以最大限度地减少辐射泄漏。衬底集成波导 （SIW） 是一种很有前途的馈电技术，适用于微波和毫米波频段的紧凑、低损耗和低成本天线。
馈电结构的类型选择
修改馈电结构可以获得特定的辐射特性和天线性能。
常见类型：十字槽馈电结构，馈电倾斜 45°，E 形保形带，旗形微带线，和分形十字槽用于实现圆极化，而椭圆槽、U 形槽、C 形槽、L 形探头、和蝴蝶结槽用于宽带 DRA 设计。
馈电结构的类型是 DRA 在不同频率下最重要的设计考虑因素。下面是一些实例介绍，
馈电技术（如微带线和共面波导）在较高频率下具有合理的传导和辐射损耗，这会影响天线的辐射效率和增益。
衬底集成波导 （SIW） 是毫米波应用的首选，它具有低损耗平面结构和低 制造成本。研究人员根据性能参数对不同形状的 DRA 上的不同进料结构进行了性能分析。
Mishra 等人在 X 波段频率下用同轴探针、微带和孔径耦合技术激发 CDRA 研究了不同的馈电结构，并得出结论，槽耦合是设计 CDRA 激励的更好技术。
对不同的馈电技术进行基于仿真的比较研究，包括微带线、同轴探头、孔径耦合和 RDRA 的共面波导馈电技术，并通过同轴探头馈电获得更好的谐振水平。
RajaSekhar 等人使用同轴探针、微带线和孔径耦合进给技术对锥形 DRA 进行了性能分析，并使用探针耦合锥形 DRA 获得了更好的性能。
对具有衬底集成波导馈电结构的基本 DRA 形状（RDRA、CDRA 和 HDRA）进行了设计和分析。结论是 CDRA 在增益和带宽方面具有更好的性能。
通过使用同轴探针进给和孔径耦合进给对多层 CDRA 进行性能比较。当使用同轴探头激励时，多层 CDRA 的带宽性能更好。
全部列表请见参考文献。
[1] M. Shehbaz, C. Du, D. Zhou, S. Xia, and Z. Xu, “Recent progress in dielectric resonator antenna: Materials, designs, fabrications, and their performance,” Applied Physics Reviews, vol. 10, no. 2, p. 021303, Apr. 2023, doi: 10.1063/5.0128779.
