[發(fā)明專利]寬帶小型化法布里-珀羅諧振腔天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110296540.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113067165B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁子彬;關(guān)云杰;李雨桐;呂樂瑋;焦永昌;張立;趙鋼;田季豐
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q19/185;H01Q1/50;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q13/18
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

本發(fā)明公開了一種基于正六邊形單元的寬帶高增益法布里?珀羅諧振腔天線，其包括上層中下三層介質(zhì)基板(2，4，7)，且通過低介電常數(shù)尼龍框(9)固定為一體。該上層介質(zhì)基板的上下分別為上反射表面(1)和下反射表面(3)，三者形成部分反射表面結(jié)構(gòu)；該中間層介質(zhì)基板的下表面為寄生貼片(5)，兩者形成輻射體；該底層介質(zhì)基板的上表面為金屬地板(6)，下表面為漸變型微帶饋線(8)，三者形成饋源，該部分上下反射表面(1，3)均采用周期性排列的正六邊形單元，這些單元沿著正六邊形三條相鄰邊的中垂線方向排列；金屬地板上刻有兩條用于拓寬阻抗帶寬的矩形縫隙。本發(fā)明拓寬了天線的帶寬，提高了增益，可用于衛(wèi)星通信以及雷達系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種法布里-珀羅諧振腔天線，可用于衛(wèi)星通信以及雷達系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代以及下一代通信、電子對抗等技術(shù)的迅猛發(fā)展，天線的作用變的越來越重要。在機載天線，遠程傳輸以及基站天線等領(lǐng)域，人們往往需要天線在某一個特定方向的接發(fā)無線電信號能力要特別強，因此對于高增益定向性天線的要求也在不斷提高。同時，小型化、輕型化是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個必然趨勢，天線也不例外。傳統(tǒng)高增益天線，如微帶陣列天線、透鏡天線、波導(dǎo)喇叭天線以及反射陣列天線等，雖然其可以提供理想的高增益，但龐大的體積、復(fù)雜的設(shè)計和加工、高昂的造價使得他們的使用受到了一定的限制。而法布里-珀羅諧振腔天線作為高增益天線的一種，其在小型化、高效率、裝配靈活性等方面具有明顯的優(yōu)勢，因此受到了國內(nèi)外天線領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。但由于法布里-珀羅諧振腔天線屬于腔體天線，其3dB增益帶寬仍然很窄，因此如何在拓寬法天線的3dB增益帶寬的同時又使天線更加小型化便成了法布里-珀羅諧振腔天線領(lǐng)域的一個研究的方向。

通常法布里–珀羅諧振腔天線由饋源、金屬地板和部分反射表面三部分組成。部分反射表面與金屬地板之間會形成一個諧振腔，從饋源輻射出去的電磁波會在諧振腔內(nèi)反射，而經(jīng)過多次反射的電磁波則在部分反射表面外表面上實現(xiàn)同相位疊加，從而提高饋源天線的增益。但由于法布里–珀羅諧振腔天線屬于腔體天線的一種，所以其3dB增益帶寬較小且體型普遍較大，因此如何在使天線小型化的同時又拓寬其增益帶寬也是對設(shè)計者的一種挑戰(zhàn)。

針對以上問題，研究人員提出不少解決方法。例如K.Konstantinidis,A.P.Feresidis,and P.S.Hall在IEEE Trans.Antennas Propaga.,vol.63,no.1,pp.423–427,Jan.2015期刊上發(fā)表的論文Broadband Sub-Wavelength Profile High-GainAntennas Based on Multi-Layer Metasurfaces中提出了一款工作在13-14.6GHz頻段內(nèi)的寬帶高增益法布里-珀羅諧振腔天線。其饋源采用縫隙天線，部分反射表面總共有三層。部分反射表面所在介質(zhì)基板兩側(cè)分別印刷正方形貼片與蝕刻正方形環(huán)，以產(chǎn)生一個正斜率的相位梯度，提高天線的增益帶寬。但這種采用多層部分反射表面的法布里-珀羅諧振腔天線帶寬并不寬且體型較大。實驗表明，該天線在工作頻率范圍內(nèi)只有14％可達到3dB的增益帶寬，且其口徑面高達16λ₀²。這種以增大天線的口徑尺寸為代價來拓寬天線的增益帶寬，不僅增大了天線的功率損耗，而且降低了天線的實用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種寬帶小型化法布里-珀羅諧振腔天線，以提高法布里-珀羅諧振腔天線的增益帶寬，減小天線的口徑面尺寸。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：