[發明專利]基于電磁帶隙的三模態OAM天線及其設計方法

在審

• 申請號: 202110253801.9
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113097730A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 胡俊;胡燕金;吳文
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q13/18
• 分類號: H01Q13/18;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q1/38;H01Q1/52
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于電磁帶隙去耦結構的三模態OAM天線，其特征在于，天線由四個半模SIW三角形諧振腔、四個獨立同軸探針以及4N個諧振環貼片單元組成，N＝2、3、4，其中四個半模SIW三角形諧振腔輻射邊在外且彼此背靠背，構成緊湊型順序旋轉陣列，同時相鄰半模SIW三角形諧振腔之間具有N個諧振環貼片單元；均勻排列的金屬化通孔位于等腰直角三角形的兩腰，形成半模SIW三角形諧振腔。

2.根據權利要求1所述的基于EBG去耦結構的三模態OAM發射天線，其特征在于，當N＝2時，兩個諧振環貼片單元背靠背放置，當N＝3時，其中兩個相鄰諧振環貼片單元背靠背放置，另一個諧振環貼片單元與中間的諧振環貼片單元面對面設置；當N＝4時，每兩個相鄰諧振環貼片單元一組，背靠背設置。

3.根據權利要求1所述的基于EBG去耦結構的三模態OAM發射天線，其特征在于，所述半模SIW三角形諧振腔是在方形SIW諧振腔的基礎上，將腔體沿著對角線剪裁而產生的，并采用均勻旋轉陣列配置方式構成OAM天線陣列。

4.根據權利要求1所述的基于EBG去耦結構的三模態OAM發射天線，其特征在于，四個半模SIW三角形諧振腔采用電壁背靠背分布的分離式結構，相鄰陣元之間的間距為波長的七分之一。

5.根據權利要求1所述的基于EBG去耦結構的三模態OAM發射天線，其特征在于，半模SIW三角形諧振腔采用獨立同軸探針進行饋電，相鄰半模SIW三角形諧振腔的饋電中心間隔90度圓心角；饋電中心到三角形兩腰的距離相等。

6.根據權利要求1所述的基于EBG去耦結構的三模態OAM發射天線，其特征在于，所述諧振環貼片單元為非封閉諧振環結構，由第一～第七微帶線依次連接而成，其中第一微帶線和第七微帶線平行設置，第一微帶線與第二微帶線垂直連接，第七微帶線與第六微帶線垂直連接，所述第二微帶線、第六微帶線位于同一直線，第二微帶線、第六微帶線分別與第三微帶線、第五微帶線垂直連接，第三微帶線、第五微帶線與第四微帶線垂直連接，所述第三微帶線、第五微帶線相互平行，第二微帶線～第六微帶線構成具有開口的矩形環結構，第一、第七微帶線向矩形環內部延伸。

7.一種基于權利要求1所述三模態OAM發射天線的設計方法，其特征在于，包括：

設計天線陣元，沿著方形諧振腔的短對角線剪裁后形成三角形HMSIW諧振腔單元；

根據SIW方形諧振腔模分析，確定當基板的相對介電常數固定時，方形諧振腔的邊長大小，使得天線的中心頻率在7.5GHz；

在均勻旋轉陣列基礎上結合方形諧振腔高階模式的HMSIW三角形半模結構，形成四單元陣列OAM天線；

設計電磁帶隙諧振環結構，通過調節諧振環的長度以及寬度使得隔離諧振頻率在天線的工作中心頻率附近。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，相鄰半模SIW三角形諧振腔之間具有N個諧振環貼片單元，當N＝2時，兩個諧振環貼片單元背靠背放置，當N＝3時，其中兩個相鄰諧振環貼片單元背靠背放置，另一個諧振環貼片單元與中間的諧振環貼片單元面對面設置；當N＝4時，每兩個相鄰諧振環貼片單元一組，背靠背設置。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，四個半模SIW三角形諧振腔采用電壁背靠背分布的分離式結構，相鄰陣元之間的間距為波長的七分之一；采用獨立同軸探針進行饋電，相鄰半模SIW三角形諧振腔的饋電中心間隔90度圓心角；饋電中心到三角形兩腰的距離相等。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述諧振環貼片單元為非封閉諧振環結構，由第一～第七微帶線依次連接而成，其中第一微帶線和第七微帶線平行設置，第一微帶線與第二微帶線垂直連接，第七微帶線與第六微帶線垂直連接，所述第二微帶線、第六微帶線位于同一直線，第二微帶線、第六微帶線分別與第三微帶線、第五微帶線垂直連接，第三微帶線、第五微帶線與第四微帶線垂直連接，所述第三微帶線、第五微帶線相互平行，第二微帶線～第六微帶線構成具有開口的矩形環結構，第一、第七微帶線向矩形環內部延伸。