[發明專利]用于飛行體表面定向輻射的全息天線

有效

• 申請號: 201310280481.1
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103367894A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 張青青;蘇濤;孫晨;陳榮榮;張麗娟
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/04;H01Q13/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于天線技術領域，特別涉及一種全息天線，可用于在飛行體的輻射盲區實現任意方向的定向輻射，提高飛行體的通信質量和通信精度。

背景技術

無線通信對天線的要求越來越高，為了提高通信質量，減小環境對電磁信號的干擾，要求天線具有高增益、低副瓣和高定向性。為適應實戰環境的需要，天線要求隱蔽性好、抗干擾能力強且具有較低輪廓。傳統的反射面天線和相控陣天線增益較高，但前者尺寸過大，較難隱蔽；后者損耗較高，成本較大，較難適應實戰要求。全息天線能很好地滿足上述要求，除穩定性好、抗干擾能力強外，更重要的是解決了在復雜形狀物體，如飛機、車輛等表面集成低輪廓天線，并得到特定的輻射特性。通常情況下，由于實體的遮擋，實體上的天線在某些區域是難以輻射能量的，而全息天線可以解決這一問題，實現該區域任意方向的定向輻射，從而使天線具有這一特殊性質，目前主要研究的是平面全息天線。平面全息天線由饋源天線和全息結構兩部分組成，饋源天線作為新型天線——全息天線的激勵，全息結構作為散射器，對饋源的場進行有效地散射。全息結構一般采用連續的金屬條帶構成或者離散的偶極子陣列構成。現有的平面全息天線主要有以下兩種：

1.不含接地板的平面全息天線

不含接地板的平面全息天線，無論全息結構采用連續的金屬條帶還是離散的偶極子陣列，均不能實現偏離全息結構表面法向任意方向的定向輻射，主要是垂直于全息結構表面的輻射。例如2004年，P.Sooriyadevan在M.A.Sc?Thesis上發表的“The?Electromagnetic?Modeling?and?Optimization?of?Planar?Holographic?Antennas”中，采用H面扇形喇叭天線作為饋源天線，連續的散射器金屬條帶作為全息結構，整個全息天線不含有接地板，最終通過理論分析及仿真計算，實現了垂直于全息結構表面的輻射，在與全息結構表面成±90°的方向上實現了邊射類型。但是，這種邊射類型，一般均存在全息結構表面上、下兩個主瓣，無法滿足僅有一個主瓣的高定向輻射。

2.含接地板的平面全息天線

這一類全息天線能實現定向輻射，但是，對零階干擾的消除措施未提及。例如，2007年，M.Nannetti,F.Caminita?and?S.Maci在IEEE?Int.AP上發表的“Leaky-wave?based?interpretation?of?the?radition?from?holographic?surfaces”中，運用漏波的原理，饋源天線在接地介質平板上激勵的表面波，經過全息結構周期性地調制，產生空間輻射的漏波。該天線中的饋源天線采用垂直放置的偶極子探針，全息結構采用連續的金屬條帶，介質基板接有接地板，這種天線雖說在介質基板上實現了偏離全息結構表面法向的任意方向的定向輻射。但卻未消除零階干擾對出射波場的影響，導致出射波場會出現波瓣分裂，造成飛行體天線的定向性和精確性下降，甚至出現副瓣，降低飛行體天線的輻射效率。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術上的限制，提出一種用于飛行體表面定向輻射的全息天線，并消除零階干擾對出射波場的影響，提高天線的定向性能和輻射效率。

本發明的技術方案是這樣實現的：

1.技術原理

根據全息學原理，兩束波干涉能產生全息圖樣，即當采用其中一束波照射全息圖樣時，可產生另一束波。這里兩束波分別對應饋源天線的場和需要實現的目標輻射場，全息圖樣對應全息結構，當饋源天線的場照射全息結構時，即可產生目標輻射場。饋源天線與全息結構組成的天線即為全息天線。

饋源天線是整個全息天線的激勵源，饋源天線必須在E面能夠均勻照射整個全息結構的表面，并在H面內實現窄波束。角錐喇叭或者扇形喇叭，能很好地滿足這兩個條件，具有平滑的方向圖，全息結構可以獲得更好照射，由于角錐喇叭的遠區輻射場為準球面波，球面波與目標輻射場的干涉場易于記錄，故選用角錐喇叭作為饋源天線。

全息結構是整個全息天線的散射器部分，全息結構必須能很好地模擬饋源天線與目標輻射場的干涉場，以便有效地散射饋源天線的場，進而產生目標輻射場。在光學頻段，直接利用感光材料記錄兩束光的干涉圖樣即可，當采用其中一束光照射干涉圖樣時，就能獲得另一束光。在微波頻段，沒有這種與光學感光材料對應的介質能夠記錄兩束波的干涉場，對干涉場的記錄只能逐點離散地進行，所以采用全息結構來模擬二者的干涉場，對饋源天線的波場進行散射，該出射波場即為目標輻射場。