[發(fā)明專利]一種加載匹配結構的多波束全息天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911086590.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110690563A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 李高升;潘少鵬;申婉婷;蔣建輝;陳攀;亓琳;馮楊;李佳維;李昭南
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 50230 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳炳萍

本發(fā)明涉及一種加載匹配結構的多波束全息天線，特別涉及天線領域。包括：激勵天線、全息結構，所述全息結構包括按照模擬干涉圖樣放置在介質板上的金屬條帶，并使所述激勵天線垂直樹立在全息結構上。本方案解決了如何使原型全息天線的最大增益方向出射到θ＝60°的方向上的技術問題。根據(jù)全息結構上電磁能量的分布，同時為了解決原型全息結構帶來的方向圖主瓣波瓣分裂的問題，截取能量比較集中的部分設計了小型化全息天線，并通過對小型化全息結構進行組合，設計了多波束的全息天線。通過在全息結構中增加匹配結構，解決了現(xiàn)有金屬條帶全息天線設計中方向圖端射的問題，同時以理論和仿真結合的方式驗證了金屬條帶全息天線的頻率掃描特性。

技術領域

本發(fā)明涉及天線領域，特別涉及一種加載匹配結構的多波束全息天線。

背景技術

電磁波是各種無線電通信交換信息所必需的的載體，天線作為一種轉換器，它把傳輸線上傳播的導行波變換成在自由空間中或者其他媒質傳播的電磁波，或者進行相反的變換。因此，天線在無線電通信中起著不可替代的作用。隨著通信容量的增大，通信系統(tǒng)對天線的性能要求也越來越高，提高增益、增強定向性、結構簡單化、靈活調控性等方面是當前對天線研究的牽引需求，與此同時為了延長天線或者雷達系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境中的壽命，還要考慮天線系統(tǒng)與環(huán)境的融合，隱蔽性等。傳統(tǒng)的反射面天線通過固定的反射結構使激勵源發(fā)射的電磁波定向輻射出去或者接收外來電磁波，為了獲得很高的增益和較強的輻射能力，其需要較大的反射面結構。這使得反射面天線的整體尺寸較大且輪廓固定，不能與環(huán)境有效的融合，隱蔽性低，戰(zhàn)場生存困難。

全息天線是一種利用全息結構改變源天線的輻射特性，從而實現(xiàn)特定輻射能力的口徑天線，具有低剖面、高增益、方向性強、調控靈活、易共形等優(yōu)點。全息天線對饋源天線的選取一般沒有過多要求，喇叭天線、八木天線、單極子天線等均可作為全息天線的源天線，全息結構主要對源天線的表面波起到二次激勵的作用，從而獲得想要的輻射性能。

所述全息天線根據(jù)全息結構上電磁能量的分布，對原型全息結構進行截取設計了小型化的全息天線，小型化設計改變了全息結構上電流的分布，解決了原型全息天線方向圖主瓣分裂的問題。通過匹配結構的設計，對小型化后的全息結構進行合理組合，實現(xiàn)了多波束全息天線的設計，消除了現(xiàn)有金屬條帶全息天線設計中方向圖端射的現(xiàn)象。同時理論計算結合仿真驗證了金屬條帶全息天線的頻率掃描特性。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是如何使全息天線的最大增益方向偏轉到目標方向以及金屬條帶全息天線的小型化問題，解決了多波束全息天線設計中全息結構的組合及波束偏轉問題，匹配結構的設計消除了現(xiàn)有金屬條帶全息天線方向圖端射的現(xiàn)象，同時驗證了天線的頻率掃描特性。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種加載匹配結構的多波束全息天線，包括：激勵天線、全息結構，所述全息結構包括按照模擬干涉圖樣放置在介質板上的金屬條帶，并使所述激勵天線垂直樹立在所述全息結構上。

當平面波以一定的角度斜入射到干涉平面時，源天線與平面波的干涉場的極小值點的集合構成一個共焦點的橢圓族，本方案中根據(jù)上述原理和激勵天線得到模擬干涉圖樣。

本發(fā)明的有益效果是：本方案通過設置全息結構使得原型全息天線的主瓣出射到θ＝60°方向，所述全息結構包括k個橢圓狀金屬條帶，每個所述金屬條帶的焦點均在同一直線上，且每個所述金屬條帶的左焦點均重合，即為共焦點設計。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，根據(jù)下列公式得到相鄰金屬條帶的間距d_k和d_-k，其中k為正整數(shù)：

d₊₁＝D₊₁＝λ/[2(1-sinθ)]

d_+k＝D_k-D_k-1＝λ/(1-sinθ)