[發明專利]一種定頻波束掃描漏波天線及其波束掃描方法

有效

• 申請號: 201710595115.3
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107425282B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 馬慧鋒;王萌;張浩馳;魏楠;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/48
• 分類號: H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q13/20;H01Q13/08;H01Q23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：包括介質基板，位于介質基板正面的金屬條帶，位于介質基板反面的金屬地板以及位于介質基板正面的若干變容二極管；

所述金屬條帶包括一組弧形漸變微帶線結構和位于漸變微帶線結構之間的人工表面等離激元結構；所述人工表面等離激元結構包括與漸變微帶線結構連接的過渡段和位于過渡段之間的若干槽深周期變化的開槽單元；人工表面等離激元結構的一側設有垂直其中軸線的凹槽；沿漸變微帶線結構至人工表面等離激元結構的方向，過渡段中的凹槽槽深先增加后減??；開槽單元中的凹槽槽深先增加后減小；與漸變微帶線結構相鄰的所述過渡段的第一開槽單元設有與其凹槽關于金屬條帶中軸線鏡像對稱的凹槽；

所述人工表面等離激元結構的各開槽單元均對應連接一變容二極管的一端，所述變容二極管的另一端均通過過孔與金屬地板連接。

2.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：所述人工表面等離激元結構的調制周期為6個開槽單元，每個調制周期中開槽單元的槽深分別為h1、h2、h3、h3、h2和h1，每個開槽單元的槽寬相同；沿漸變微帶線結構至人工表面等離激元結構的方向，過渡段中的凹槽槽深分別為h1、h2、h3、h3、h2和h1，與第一個凹槽關于金屬條帶中軸線鏡像對稱的凹槽槽深為h1；其中，h1<h2<h3。

3.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：所述變容二極管的變容范圍為0.23pf～2.1pf。

4.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：所述開槽單元沿自身軸線方向的剖面形狀為矩形、V形或梯形。

5.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：所述人工表面等離激元結構的表面阻抗產生的周期性不連續變化滿足以下公式：

其中，X_s為阻抗表面調制金屬條帶的平均表面阻抗，M為調制深度，取值范圍為0～1，P為調制周期，x方向為電磁波沿著正弦阻抗表面的傳播方向。

6.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：該漏波天線當外加電壓為0V～20V時，在5.5GHz～5.8GHz內實現漏波天線輻射功能，并且隨著電壓的改變能夠實現45°波束定頻掃描范圍。

7.根據權利要求1所述的一種定頻波束掃描漏波天線，其特征在于：所述介質基板的材質為F4BK350。

8.一種基于權利要求1至7任一項所述漏波天線的定頻波束掃描方法，其特征在于：在金屬條帶和金屬地板之間加載電壓，改變電壓值，使金屬條帶和金屬地板之間的電壓值在0V～20V范圍變化；電壓變化引起變容二極管容值的變化，當電壓值在0V～20V范圍變化時，變容二極管的容值范圍為0.23pf～2.1pf；變容二極管容值的變化引起人工表面等離激元的表面阻抗的調制，其表面阻抗的調制公式為：

其中，X_s為阻抗表面調制金屬條帶的平均表面阻抗，M為調制深度，取值范圍為0～1，P為調制周期，x方向為電磁波沿著正弦阻抗表面的傳播方向；隨著電壓的改變實現定頻波束45°掃描，且在5.5GHz～5.8GHz內實現漏波輻射功能。