[發(fā)明專利]一種在大尺寸地中實(shí)現(xiàn)天線寬波束和方向圖圓滑的結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110400884.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN112803155A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章圣長(zhǎng);馬明凱;劉雪穎;余正冬;郭宏展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都瑞迪威科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q1/52;H01Q13/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

本申請(qǐng)涉及微波毫米波領(lǐng)域，具體涉及一種在大尺寸地中實(shí)現(xiàn)天線寬波束和方向圖圓滑的結(jié)構(gòu)，其包括從上至下依次設(shè)置的輻射層和金屬層地兩部分，所述輻射層位于介質(zhì)基板的上表面，介質(zhì)基板的下表面為一層金屬層地；輻射層包括多個(gè)輻射貼片和多個(gè)EBG結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)輻射貼片均位于多個(gè)按照周期排列的EBG結(jié)構(gòu)單元的中部，并按照周期排列在一個(gè)大的地中，相鄰的輻射貼片之間采用周期性排布的EBG結(jié)構(gòu)單元將所有空間進(jìn)行填充，所述輻射貼片的周圍均勻分布設(shè)置有多個(gè)EBG結(jié)構(gòu)單元。本申請(qǐng)輻射貼片之間放置周期性EBG結(jié)構(gòu)單元，并按照周期排列在一個(gè)大的地中，可將單元天線輻射方向圖的凹坑變小，讓方向圖更為圓滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及微波毫米波領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種在大尺寸地中實(shí)現(xiàn)天線寬波束和方向圖圓滑的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

微帶天線由介質(zhì)基板、輻射體及接地板構(gòu)成，基板底部的金屬薄層與接地板相接，正面通過(guò)光刻或者化學(xué)刻蝕形特定形狀作為輻射體，因此微帶天線具有低剖面、低成本、質(zhì)量輕、易與電路集成等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于各類通信系統(tǒng)以及雷達(dá)系統(tǒng)中，特別是相控陣天線體制的天線系統(tǒng)中。微帶天線在具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還存在如下一些缺點(diǎn)，如阻抗帶寬窄、輻射帶寬窄、易激勵(lì)表面波等。特別在易激勵(lì)表面波這個(gè)特性，使得在大尺寸地中輻射貼片單元的方向圖惡化，出現(xiàn)凹坑，嚴(yán)重影響了微帶天線在通信系統(tǒng)及雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

在多波束及相控陣天線的設(shè)計(jì)中，為保證每個(gè)輻射單元都能提供一個(gè)獨(dú)立的波束，每個(gè)輻射貼片單元都會(huì)處于一塊大地面中。在這種情況下，每個(gè)輻射貼片單元的輻射方向圖都會(huì)受到影響，特別地，對(duì)于處在地板邊緣的輻射貼片單元，在大地板的情況下，由于地的不對(duì)稱以及激勵(lì)起的表面波使天線輻射性能變差，方向圖出現(xiàn)凹坑狀，而在相控陣天線中，這種表面波還會(huì)使天線在掃描過(guò)程中出現(xiàn)盲點(diǎn)。為了抑制表面波對(duì)天線輻射性能的影響， Hal Schrank在文獻(xiàn)Approximate Location of Scan-Blindness Angle inPrinted Phased Arrays中指出，可通過(guò)降低天線介質(zhì)基板的厚度，可以抑制表面波，從而改善天線性能。但是該方法不僅會(huì)降低天線的阻抗帶寬，而且對(duì)于大地中天線輻射方向圖的凹坑沒(méi)有太大的改善作用。

在專利號(hào)為201110160593.4名稱為多層寬頻帶微帶天線的文獻(xiàn)中，使用EBG結(jié)構(gòu)的反射板在指定的頻率相對(duì)傳統(tǒng)金屬反射板可更好的抑制后向輻射，提升天線的指向性，可提高天線增益。專利號(hào)為201310660781.2名稱為低剖面三頻可調(diào)天線的文獻(xiàn)中，也使用周期性的EBG單元以提高天線增益，該兩類EBG結(jié)構(gòu)的使用僅提高天線增益以及抑制后向輻射，不能改善方向圖的凹坑，不能實(shí)現(xiàn)方向圖的圓滑。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上的上述不足，現(xiàn)提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低剖面、高集成度、易于制作的實(shí)現(xiàn)天線寬波束和方向圖圓滑的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本申請(qǐng)技術(shù)方案如下：

本申請(qǐng)的技術(shù)方案如下：

一種在大尺寸地中實(shí)現(xiàn)天線寬波束和方向圖圓滑的結(jié)構(gòu)，包括從上至下依次設(shè)置的輻射層和金屬層地兩部分，所述輻射層位于介質(zhì)基板的上表面，介質(zhì)基板的下表面為一層金屬層地；輻射層包括多個(gè)輻射貼片和多個(gè)EBG結(jié)構(gòu)單元，其中EBG為電磁場(chǎng)帶隙，每個(gè)輻射貼片均位于多個(gè)按照周期排列的EBG結(jié)構(gòu)單元的中部，并按照周期排列在一個(gè)大的地中，相鄰的輻射貼片之間采用周期性排布的EBG結(jié)構(gòu)單元將所有空間進(jìn)行填充，所述輻射貼片的周圍均勻分布設(shè)置有多個(gè)EBG結(jié)構(gòu)單元，所述輻射貼片為矩形金屬貼片，輻射貼片上開有縫隙，輻射貼片中心為射頻饋電點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述EBG結(jié)構(gòu)單元為方形金屬貼片，方形金屬貼片的中心設(shè)有金屬接地柱，方形金屬貼片圍繞在輻射貼片的外圍。

進(jìn)一步地，周期排列具體是指一個(gè)輻射貼片從內(nèi)到外按照間距0.1mm-0.2mm排列有至少9層，并且每層都是相同的EBG結(jié)構(gòu)單元。在保證輻射貼片與EBG結(jié)構(gòu)單元的最佳距離的情況下，層數(shù)越多，對(duì)方向圖的圓滑度改善越明顯。