[發明專利]一種基于人工表面等離激元的對稱周期溝槽漏波天線

有效

• 申請號: 201910093963.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109742532B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 欽昭昭;李偉文;周倫濱;王宇;熊柳靜;柳清伙
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q13/26
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種基于人工表面等離激元的對稱周期溝槽漏波天線，涉及漏波天線。設有介質基板，在介質基板上表面覆有金屬結構，所述金屬結構包括位于介質基板一端的梯形共面波導傳輸線饋電部分、位于介質基板中間的人工表面等離激元漸變金屬槽陣部分、梯形共面波導傳輸線饋電部分到人工表面等離激元金屬槽陣部分的過渡部分以及位于介質基板中尾端的人工表面等離激元周期金屬槽部分。天線的工作頻帶非常寬，在相應的工作頻點處具有較高的增益與良好的方向性。結構簡單、制作簡易、尺寸較小、性能良好，能夠應用于實際工作的需要，對于人工表面等離激元在微波頻段的應用具有十分重要的現實意義。

技術領域

本發明涉及漏波天線，尤其是涉及通過共面波導饋電的一種基于人工表面等離激元的對稱周期溝槽漏波天線。

背景技術

表面等離激元(SurfacePlasmonPolaritons，SPP)是一種沿金屬-介質分界面傳播的電子疏密波，具有高束縛性和近場增強等特性，近年來形成了一門新興的學科方向。由于其獨特的性質，SPP在負折射材料、超分辨率成像、雷達、波束掃描等領域有著廣闊的應用前景。為將SPP應用到微波、毫米波頻段，可以通過在金屬表面開槽構造人工等離子體材料，實現基于SPP的可調控、可重構、智能化的電路、器件或天線。

目前已有多種基于人工表面等離激元的天線，如文獻[Spoof PlasmonicWaveguide-Fed 2-D Antenna Array With Improved Efficiency[J].IEEE ANTENNAS ANDWIRELESS PROPAGATION LETTERS,2017,VOL.16:377-380.]提出了一種由人工表面等離激元波導激發的二維天線陣列，在溝槽上方添加了4×4圓形貼片，通過改變貼片的大小及其與溝槽的距離等參數，可以控制天線的頻帶及回波損耗、增益等性能，天線的增益在18.5～19.5GHz頻帶范圍內達到了19.6dBi。文獻[Low-Profile Spoof Surface PlasmonPolaritons Traveling-Wave Antenna for Near-Endfire Radiation[J].IEEE ANTENNASAND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,2018,17(5):184-187]提出了一種基于SSPP傳輸線的小型化高效率行波天線，其在尾端設計的漸變區域有效降低了天線的回波損耗，可在7.5～8.5GHz產生近場端射輻射束，最大增益和效率可分別達到9.2dB和96％。雖然已實現利用表面等離激元實現輻射，但是存在制作工藝要求高、工作帶寬窄、尺寸仍然較大等諸多問題。

在人工表面等離激元周期結構間加開縫隙，可以降低其束縛性，輻射出電磁波從而構建漏波天線，既能實現工作頻段的智能調控，又能滿足集成電路與系統的小型化、超寬帶等要求。

發明內容

本發明的目的在于提供可在工作頻帶內實現端射輻射，結構簡單，通過共面波導饋電的一種基于人工表面等離激元的對稱周期溝槽漏波天線。

本發明設有介質基板，在介質基板上表面覆有金屬結構，所述金屬結構包括位于介質基板一端的梯形共面波導傳輸線饋電部分、位于介質基板中間的人工表面等離激元漸變金屬槽陣部分、梯形共面波導傳輸線饋電部分到人工表面等離激元金屬槽陣部分的過渡部分以及位于介質基板中尾端的人工表面等離激元周期金屬槽部分。

所述介質基板可采用單面覆銅微波介質基板，介質基板可為長方體羅杰斯微波介質基板。

所述梯形共面波導傳輸線饋電部分包括中心導體及分布于所述中心導體兩側的金屬地結構，所述中心導體由矩形-等腰梯形-矩形金屬結構組成；所述金屬地結構由矩形-直角梯形-矩形金屬結構組成。