[發明專利]一種基于表面波波導和高阻抗表面的寬帶端射天線

有效

• 申請號: 201811181857.2
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109326878B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 程友峰;丁霄;廖成
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q21/06
• 代理公司: 成都華飛知識產權代理事務所(普通合伙) 51281
• 代理人: 徐鴻

本發明涉及微波天線技術領域，具體涉及一種基于表面波波導和高阻抗表面的寬帶端射天線，包括第一介質基板、第二介質基板、表面波波導部分、高阻抗表面部分和表面波激勵器部分。本發明的平板端射天線，利用表面波波導和高阻抗表面分別對于表面波的傳導與抑制功能實現了端射效果，具有良好的輻射增益、前后比以及增益平坦度等特性；本發明能夠激勵起表面波波導內的兩個諧振模式，采用了具有寬阻帶特性的高阻抗表面，實現了端射天線的寬帶功能，相對中心帶寬達到33.5％；本發明實現了平板天線的端射輻射性能和寬帶阻抗帶寬功能，結構簡單、易于實施與集成，能有效增強雷達、通信、遙感遙測、電子對抗等應用中天線的性能。

技術領域

本發明涉及微波天線技術領域，具體涉及一種基于表面波波導和高阻抗表面的寬帶端射天線。

背景技術

由于具有強方向性和高增益等優點，平板端射天線在當代軍事與民用應用中顯示了良好的性能并發揮著重要的作用。傳統的平板端射天線主要包括有平板偶極子陣列、八木偶極子陣列，對數周期偶極子陣列、Vivaldi天線以及其他的一些設計，這些設計或因其阻抗帶寬很窄，或因其在帶寬內輻射增益平坦度較差，在實際應用中往往受到諸多限制。因此，拓寬天線的阻抗帶寬并且保證帶寬內的增益平坦度是平板端射天線研究與設計的難點，并且具有非常重大的現實意義。

近年來，利用表面波技術的平板端射天線逐漸吸引研究者們的注意。電磁表面波是一種附著在兩種傳輸煤質之間表面的特殊波，在偏離表面方向上呈指數衰減。文獻“Horizontal Dipole Located Close to Ground Plane With Bidirectional EndfireRadiation，(Mei Li，Shao-Qiu Xiao，Jiang Xiong and Bing-Zhong Wang，IEEE Antennasand Wireless Propagation Letters，2014， 13:1144-1147)”通過將水平偶極子放置在周期表面波波導之上提出了一種具有雙端射輻射性能的平板天線。所設計的表面波波導能夠激勵其TE模式的表面波并在波導兩側的不連續處產生輻射，從而形成雙端射方向圖。然而，該設計的弊端是無法形成單向端射方向圖，并且天線的阻抗帶寬很窄，很難滿足大多數實際應用的需求。

文獻“A Yagi-Uda Plasma Monopole Array，(F.Sadeghikia，F.Hodjat-Kashani，J. Rashed-Mohassel，A.A.Lotfi and J.Ghayoomeh-Bozorgi，Journal ofElectromagnetic Waves and Applications，2012，26:885-894)”提出了一種基于表面波的八木單極子陣列天線，其可以在保證天線的增益與方向性幾乎不變的前提之下通過改變等離子體單極子的激勵功率實現天線諧振頻率的重構(重構范圍為中心頻率的0.6倍頻到1.6倍頻)，從而展寬該端射天線的工作帶寬。然而，該天線較高的設計復雜度以及寬帶實現方式成為了其在實際應用中的障礙。

從上述文獻中可以看出，寬帶平板端射天線在實際應用具有非常重要的研究意義與價值，因此需要在設計簡單的基礎之上大幅展寬平板端射天線的帶寬。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于表面波波導和高阻抗表面的寬帶端射天線的設計方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：