[發明專利]一種基于氧化鋁陶瓷材料的緊湊型大角度掃描漏波天線

有效

• 申請號: 202110618312.9
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113346233B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 鄭宏興;李子巍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q3/00;H01Q15/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

本發明公開了一種基于氧化鋁陶瓷材料的緊湊型大角度掃描漏波天線，屬于天線領域。該天線包括接地介質基板、復合左右手微帶傳輸線和氧化鋁陶瓷塊三部分構成，其中復合左右手微帶傳輸線由介質基板正面的50歐姆矩形微帶線、周期性排列的矩形縫隙、短路釘匹配枝節組成。由于引入的矩形縫隙可等效為磁偶極子，其E面遠場方向圖具有全向性，當波束指向遠離邊射方向時，能夠彌補增益的損失，因此具備大角度掃描特性，有效增加信號覆蓋率。同時，引入的氧化鋁陶瓷材料具有高介電常數、高品質因數和低損耗特性，相比于傳統的漏波天線，天線尺寸大大縮小，并能夠保持較高的天線的輻射效率。

技術領域

本發明屬于天線領域，涉及一種基于氧化鋁陶瓷材料的緊湊型大角度掃描漏波天線。

背景技術

漏波天線屬于行波天線范疇，其特點為波束具有高指向性且可隨頻率變化而掃描。近年來隨著無線通信的迅猛發展，漏波天線應用場景大大增加，對其性能指標提出了更高的要求。一方面，設計漏波天線如同相控陣天線一樣，需要獲得更大的波束掃描范圍以滿足信號空間覆蓋率的要求；另一方面是在不影響天線性能的前提下實現天線的結構緊湊，由弗洛凱周期定理可知，傳統的周期性漏波天線利用高次模工作時，其單元間距不小于工作頻率半波長的整數倍，因此，天線整體尺寸難以減??；而對于另一類基于復合左右手材料的準周期漏波天線，交指電容、平行板電容結構能夠提供的單位長度電容量有限且輻射效率不高，同樣不易實現尺寸縮減。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于氧化鋁陶瓷材料的緊湊型大角度掃描漏波天線，它能夠實現波束從前向到后向連續性大角度掃描(超過±60°)，同時具有緊湊化、高效率、結構簡單等特點。

為達到上述目標，本發明解決所述技術問題的技術方案是：設計一種基于氧化鋁陶瓷材料的緊湊型大角度掃描漏波天線，其特征在于，該天線包括接地介質基板、復合左右手微帶傳輸線和氧化鋁陶瓷塊三部分，其中：

接地介質基板即為背面全覆銅的介質基板，支持主模為準橫電磁波傳播；

復合左右手微帶傳輸線由設置在接地介質基板正面的50歐姆矩形微帶線、短路釘匹配枝節組成，50歐姆矩形微帶線上設置有周期性排列的矩形縫隙，矩形縫隙為沿50歐姆矩形微帶線的寬度方向，矩形縫隙將50歐姆矩形微帶線沿長度方向截成若干段；

在每一個矩形縫隙的上方通過導電銀膠粘貼有一個氧化鋁陶瓷塊，氧化鋁陶瓷塊的中心與矩形縫隙的中心的連線垂直于接地介質基板表面；在每一個氧化鋁陶瓷塊的左側前方的50歐姆矩形微帶線和右側后方的50歐姆矩形微帶線上各向外延伸有一個短路釘匹配枝節，各短路釘匹配枝節均相等且均與50歐姆矩形微帶線垂直；

短路釘匹配枝節為微帶線，其末端設置的短路釘穿過接地介質基板且與其背面的接地面相連；左側的兩個相鄰的短路釘匹配枝節之間的距離與右側的兩個相鄰的短路釘匹配枝節之間的距離相等；將同一側的兩個相鄰的短路釘匹配枝節及其之間的部分稱為天線的一個周期單元結構；

信號從50歐姆矩形微帶線的長度方向的一端輸入，其另一端連接匹配負載；其中矩形縫隙的作用是提供左手電容(C_se)并實現電磁波的泄露；短路釘匹配枝節作用為提供左手電感(L_sh)。

與現有技術相比，本發明有益效果在于：

1、由于引入的矩形縫隙可等效為磁偶極子，其E面遠場方向圖具有全向性，當波束指向遠離邊射方向時，能夠彌補增益的損失，因此具備大角度掃描的潛質。

2、氧化鋁陶瓷具有高介電常數，當氧化鋁陶瓷塊疊放在矩形縫隙上時，可大大增加單位長度左手電容值；同時，氧化鋁陶瓷塊具有低損耗特性，能夠有效被矩形縫隙所激勵，使得漏波泄露速率得到有效提高，進而提高了漏波天線的等效口徑。以上兩個方面均有利于天線的緊湊化和高輻射效率。