[發明專利]一種周期漏波天線

有效

• 申請號: 202010625723.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111969308B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 楊青山;趙曉雯;張云華
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/20
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;劉振

本發明公開了一種周期漏波天線，所述漏波天線包括上層金屬片、介質基板和下層金屬地板，三者形成一體化的長方形板；所述上層金屬片由N個相同的周期漏波單元沿直線級聯而成，所述周期漏波單元包括一個長方形金屬片及其下端連接兩個開路的金屬枝節，兩個金屬枝節的間隔為四分之一波導波長；在長方形金屬片的上端開有周期排列的金屬孔，該金屬孔貫穿介質基板，形成金屬通孔。本發明的天線能夠完全消除阻帶，掃描范圍大、并且具有半開放的結構；選用金屬枝節或者縫隙作為周期調制結構，具有結構簡單，設計靈活的優點。

技術領域

本發明涉及電磁微波天線領域，特別涉及一種周期漏波天線。

背景技術

周期漏波天線是一種典型的頻率掃描天線，其橫截面沿波傳播方向是周期調制的，正是這種周期性導致了能量泄漏，形成輻射。其波束指向能夠隨著頻率的改變而改變，是一種結構簡單的電掃描天線。對于傳統的周期漏波天線，一般通過負的空間諧波(典型的空間諧波n＝－1)在后向和前向產生輻射，但是由于在傳統周期結構中傳播常數β_n＝0對應著群速υ_g＝0，此時天線的電壓駐波比很大，形成了阻帶，能量都被反射回源，并沒有被輻射出去，因此傳統周期漏波天線也不能在邊射方向進行輻射。近年來，許多文獻提出了抑制周期漏波天線阻帶的方法。一種方法是利用阻抗匹配技術，在每個周期漏波天線單元處使用四分之一阻抗變換器，使得周期漏波天線的Bloch阻抗與傳輸線在邊射處的特性阻抗匹配，來抑制阻帶(見參考文獻[1]：S.Paulotto,P.Baccarelli,F.Frezza,and?D.R.Jackson,“ANovel?Technique?for?Open-Stopband?Suppression?in?1-D?Periodic?Printed?Leaky-Wave?Antennas”,IEEE?Trans.Antennas?Propag.,vol.57,no.7,pp.1894–1906,2009)。但這種方法會增大單元的長度，這就使得漏波天線的掃描范圍受限，因為單元長度的增加使得主波束在掃描至一定的范圍后天線方向圖開始產生柵瓣。另一種方法是在單元處使用一對相同的枝節來減輕阻帶的影響(見參考文獻[2]：B.Kumar,R.Ranjan,and?J.Ghosh,Novel?Printed?Leaky-Wave?Antenna?with?Suppressed?OSB?for?Broad?AngleScanning,in?2019TEQIP?III?Sponsored?International?Conference?on?MicrowaveIntegrated?Circuits,Photonics?and?Wireless?Networks(IMICPW),22-24May?2019)。但是這種方法并不能完全消除阻帶，因為衰減系數在邊射處會產生驟降，傳播常數隨頻率也并不是線性連續的。還有一種方法是在單元處采用了一對類似但不相同的縫隙，這種方法能消除阻帶(見參考文獻[3]：J.Liu,W.Zhou,and?Y.Long,A?Simple?Technique?forOpen-Stopband?Suppression?in?Periodic?Leaky-Wave?Antennas?Using?TwoNonidentical?Elements?Per?Unit?Cell,IEEE?Transactions?on?Antennas?andPropagation,vol.66,no.6,pp.2741-2751,2018)，該設計利用基片集成波導(SubstrateIntegrated?Waveguide:SIW)在單元上蝕刻一對縫隙來構建周期漏波天線，通過縫隙間隔和尺寸的調節來消除阻帶。但是這種設計不夠靈活，由于采用了封閉的SIW結構，只能通過上表面蝕刻縫隙來構建漏波天線。

發明內容

本發明的目的在于克服目前周期漏波天線掃描范圍受限、不能完全消除阻帶以及設計不夠靈活的缺點，提供了一種基于半模基片集成波導(Half?Mode?SubstrateIntegrated?Waveguide:HMSIW)的周期漏波天線，該天線能夠完全消除阻帶，掃描范圍大、并且具有半開放的結構，可以采用縫隙或者開路枝節來抑制阻帶，具有結構簡單、設計靈活的優點。