[發明專利]單極化多波束空饋天線

有效

• 申請號: 201710100338.8
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106887721B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 侯岳峰;李越;張志軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q21/24
• 分類號: H01Q21/24;H01Q19/08;H01Q1/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

單極化多波束空饋天線，包括平板波導、饋源陣和相移結構；其中，平板波導工作在基本模式；饋源陣和相移結構位于平板波導內；饋源陣發出的電磁波，其極化垂直于平板波導的上、下表面；天線的每個饋源僅照射相移結構的一部分，且相移結構可提供合適的補償相位；從饋源陣的一端向另一端，各饋源依次照射相移結構時，可分別得到出射方向不同、增益一致性較好的扇形波束；本發明首次提出了可出射扇形波束的單極化空饋天線；天線具有波束覆蓋角度范圍寬、結構簡單易加工等特點。

技術領域

本發明屬于無線通信技術的天線技術領域，特別涉及一種單極化多波束空饋天線。

背景技術

多波束天線技術在通信和雷達中均具有重要的應用。傳統的多波束天線為相控陣天線，然而由于使用了復雜的饋電網絡和T/R組件，相控陣天線的損耗較高，設計加工復雜度較大。之后，研究人員將巴特勒矩陣應用在天線的饋電網絡中，在無需有源結構的情況下，實現寬覆蓋范圍的多波束天線。然而，饋電網絡的損耗會限制天線設計的最大增益。

空饋天線由于不使用饋電網絡，僅利用電磁波在空間中的傳播進行能量分配，適用于設計高增益天線。然而，在目前已有的空饋天線設計中，僅有產生針狀波束的二維平面結構。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有扇形波束方向圖的單極化多波束空饋天線。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

單極化多波束空饋天線，包括：平板波導，為由一個側邊金屬板、一個頂層金屬板和一個底層金屬板構成的半開放結構；所述側邊金屬板與頂層金屬板和底層金屬板垂直；所述頂層金屬板與底層金屬板平行；饋源陣，為由若干個等間距排布的饋源構成的一維直線陣列；所述饋源陣用于照射所述相移結構；相移結構，為具有移相功能的透射結構；所述相移結構位于頂層金屬板和底層金屬板之間；

所述平板波導工作在基本模式，即電磁波在平板波導內以TEM模式傳播。

所述饋源陣位于頂層金屬板和底層金屬板之間，靠近側邊金屬板一側，相移結構位于遠離側邊金屬板的一側，饋源發出的電磁波極化垂直于頂層金屬板和底層金屬板表面。

所述相移結構，可通過調節結構中的某些參數(結構尺寸，介質介電常數等)，使其在工作頻點處具有高透射幅度(透射幅度大于-3dB)和寬透射相移范圍(透射相移范圍大于90度)的性能。

所述饋源僅照射相移結構的一部分，并產生扇形波束方向圖。

從饋源陣2的一端向另一端，各饋源4依次照射相移結構3時，可分別得到出射方向不同、增益一致性較好的扇形波束。

本發明首次提出了可出射扇形波束的單極化空饋天線，且天線具有波束覆蓋角度范圍寬，結構簡單易加工等特點。

附圖說明

圖1表示本發明第一實施實例的三維結構示意圖。

圖2表示圖1中A位置局部放大視圖。

圖3表示本發明第一實施實例中，第1個饋源被激勵時，相移結構上能量分布情況。

圖4表示本發明第一實施實例中，第4個饋源被激勵時，相移結構上能量分布情況。

圖5表示本發明第一實施實例中，第1個饋源或第8個饋源被激勵時，實施實例的E面方向圖。

圖6表示本發明第一實施實例中，第4個饋源或第5個饋源被激勵時，實施實例的E面方向圖。

圖7表示本發明第一實施實例中，第1個饋源至第8個饋源依次分別被激勵時，實施實例的H面方向圖。

圖8表示本發明第二實施實例的三維結構示意圖。

圖9表示圖8中A位置局部放大視圖。