[實用新型]一種加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線

有效

• 申請號: 201920123227.3
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN209448025U
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 曹玉凡;錢祖平;曹文權;張云陽;馬文宇;晉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H01Q13/02
• 分類號: H01Q13/02;H01Q15/00;H01Q1/50;H01Q5/10;H01Q5/28;H01Q5/307;H01Q5/55
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本實用新型公開了一種加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線。該天線包括介質基片、上表面金屬貼片、下表面金屬貼片、上表面方形金屬貼片、下表面方形金屬貼片和金屬化通孔，其中介質基片上周期排列的方形金屬貼片組成超表面結構；介質基片上下表面分別設置金屬貼片和二十四個方形金屬貼片，方形金屬貼片的中心分別設置有方形槽，方形金屬貼片之間設置有隔離縫隙，方形金屬貼片與金屬貼片之間設置有耦合縫隙；該天線上表面與下表面布局相同，所述上表面方形金屬貼片和下表面方形金屬貼片的尺寸相同。本實用新型能夠使得喇叭口徑與自由空間之間實現良好的阻抗匹配，使得傳統基片集成波導喇叭天線具有寬帶特性。

技術領域

本實用新型涉及基片集成波導喇叭天線技術領域，特別是一種加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線。

背景技術

天線是在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件，是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導行波，變換成在自由空間中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。天線領域是一個充滿著生機和活力的領域，在過去的近一百年里，天線技術已經成為通信革命不可缺少的伙伴。天線是任何無線電系統中的基本組成部分，經歷了長、中、短波線形天線的成熟期后，厘米波天線得到了普及，使得適用于超短波和微波頻段的面天線得到了發展。隨著半導體技術、單片微波集成電路(MMIC)技術和計算機技術等電子技術的發展，人們對數據傳輸速率以及帶寬的更高需求使得傳統的低頻段頻譜資源越來越緊張，因此對高頻段的頻譜資源進行開發和利用已經成為通信行業發展的迫切需要。為了滿足指數級增長的用戶需求，研究人員將目光轉向尚未被充分利用的Ku波段以上頻率，從而實現高速通信。

帶寬特性是天線性能的最基本的因素，寬帶特性有利于天線適用于更多場合。隨著無線業務需求的急劇增加，低頻段的頻譜資源已無法滿足人們日益增長的無線業務需求，因此無線通信的頻率逐漸向毫米波頻段轉移。毫米波憑借其特殊的大氣傳輸特性、可利用的頻帶寬以及天線波束窄等特點，在通信、雷達、制導、遙感技術和射電天文等領域有廣泛的應用前景，毫米波天線已然成為新一代天線的趨勢。天線的寬頻帶，就會使得信號的傳輸速率高，系統容量大，同時也可以提高抗多徑干擾的能力。

金屬波導能夠提供無可比擬的傳輸效率和高功率容量，但是其高成本和高復雜度特點，使其不適合大規模集成應用。印刷電路板技術不僅可以降低設計加工的成本，同時便于與電子元器件直接集成，但高導體損耗導致印刷電路板技術不適合構建高頻復雜結構。基片集成波導可以綜合金屬波導以及印刷電路板技術的優點，因此，利用基片集成波導技術設計毫米波天線是非常好的選擇。目前，由于基片集成波導喇叭天線自身的結構特點，阻抗匹配性能較差，因此設計寬帶基片集成波導喇叭天線具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種阻抗匹配性能好、帶寬大的加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線。

實現本實用新型目的技術解決方案為：一種加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線，在基片集成波導喇叭天線的喇叭輻射口徑處加載超表面結構，所述超表面結構由中心開槽的方形金屬貼片周期排列組成，從而在原諧振頻率基礎上引入高頻諧振頻率。

作為一種具體示例，所述加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線，包括介質基片、上表面金屬貼片、下表面金屬貼片和金屬化通孔，該天線采用共面波導饋電；所述介質基片上、下表面分別設置周期排列的上表面方形金屬貼片、下表面方形金屬貼片，組成超表面結構。

作為一種具體示例，所述加載超表面結構的寬帶基片集成波導喇叭天線，所述介質基片上表面設置有上表面金屬貼片和二十四個形狀、面積相同的上表面方形金屬貼片，上表面方形金屬貼片的中心分別設置有形狀、面積相同的上表面方形槽，上表面方形金屬貼片之間設置有上表面隔離縫隙，上表面方形金屬貼片與上表面金屬貼片之間設置有上表面耦合縫隙；