基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線的製作方法

2023-05-29 16:00:46

基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，包括有輻射基板、饋電基板和褶皺鋁板。其中天線的輻射貼片印刷在輻射介質基板上，饋電線印刷在饋電介質基板上。褶皺鋁板作為天線的接地板，夾在兩層介質基板中間。褶皺鋁板的E面中間開矩形細縫，在細縫兩側對稱的刻蝕周期凹槽，各結構參數滿足公式1。本發明具有高增益、窄波束、低剖面等特點，符合目前市場上Ku波段通信要求。
【專利說明】基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線
【技術領域】
[0001]本發明涉及Ku波段通信領域，具體涉及一種高增益、窄波束的雙頻口徑耦合微帶天線。
【背景技術】
[0002]近年來，亞波長結構的透波增強特性受到了人們的關注，成為光電領域研究的一大熱點。由於透波增強特性的異常傳輸效應完全顛覆了 Bethe理論的限制，因而在光學器件的設計領域得到了廣泛的運用。而其在微波波段的應用研究才剛剛起步，目前主要集中在喇叭天線的設計領域。
[0003]2004年，M.Beruete小組率先將透波增強特性應用於微波波段喇叭天線的設計中。他們在喇叭天線輻射口徑的兩側對稱地刻蝕凹槽，將透波增強特性引入天線的設計中，建設性的將天線的增益提高了 14dB，並將天線半功率波瓣寬度減小至13°。在隨後的2006年，該小組通過增加鋁板的厚度，使喇叭天線工作在不同模式，獲得雙頻特性。同時，他們還在鋁板上刻蝕兩組不同周期的凹槽，設計出一款高增益、窄波束的雙頻喇叭天線。2007年，他們採用在凹槽內部填充ε > I的介質材料的方法，縮小了喇叭天線的尺寸。
[0004]2009 年，Koray Aydin 等人通過使用開口諧振環(SRR, Split-Ring-Resonator),將喇叭天線的增益提高了 3dB，顯示出良好的效果。2011年，Filiberto Bilotti小組在輻射孔徑處放置「雙-歐米伽」陣子，將天線的增益提高了 17dB。
[0005]中科院成都光電研究所Cheng Huang等人通過在喇機天線福射口徑兩側對稱的刻蝕數組凹槽，成功的降低了天線的HPBW，同時還將天線的增益提高了 lldB。2009年，他們設計出一款雙饋電喇叭天線，研究透波增強特性對天線互耦度的影響。實驗證明，通過在兩個輻射口徑之間對稱的刻蝕凹槽，能夠有效調製表面等離子體的傳輸，進而改變了天線的表面電場分布。在將天線的增益提高4dB的同時，還將天線互耦度降低到-40dB。同年，該課題組設計一款2*8陣列的狹縫天線，將透波增強特性與高阻抗結構結合起來，將天線的增益提高了 23.1dB,同時將天線的旁瓣和後瓣分別減小6dB和10dB。
[0006]目前，國內外專家學者對於透波增強特性在喇叭天線領域的應用研究，取得了諸多可喜的成果，證明了透波增強特性在天線領域的應用潛力。但是，由於喇叭天線不能滿足現代通信系統在小型化、集成化上的技術要求，使得設計基於透波增強特性的微帶天線具有重要意義。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是公開了一種雙頻口徑耦合微帶天線，通過將透波增強特性引入口徑耦合天線的設計中，得到高增益、窄波束的新型微帶天線。
[0008]本發明的技術方案如下:
[0009]本發明公開了一種基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，包括有輻射基板、饋電基板和雙頻褶皺鋁板。本發明具有高增益、窄波束、低剖面等特點，符合目前市場上Ku波段通信系統對雙頻天線的技術要求。
[0010]本發明公開了的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，包括有輻射基板、饋電基板以及雙頻褶皺鋁板。其中，頂部介質基板上印刷輻射單元，稱為輻射介質基板；底部介質基板印刷饋電線，稱為饋電介質基板。被夾在兩塊平行的介質基板中間的雙頻褶皺鋁板起到地板的作用。
[0011]其次，所述輻射基板上的輻射貼片為正方形金屬，金屬上刻蝕S形縫隙，用以獲得雙頻特性。所述雙頻褶皺鋁板在E面中心處開狹長小縫，使得電磁場可以由饋電線耦合進入輻射貼片；在垂直於E面方向刻蝕兩組周期凹槽，使得在E面的電磁場可以被調製。該褶皺鋁板上刻蝕的周期凹槽，其結構參數滿足本發明提出的經驗公式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為更清楚的說明本發明的實施例，下面將對實施例描述中所需使用的附圖做一些簡單的介紹。以下描述附圖中涉及的只是本發明的一個實施例，對於本領域的一般技術人員，根據本發明的思想，在不付出任何創造性勞動的前提下，可以根據這些附圖得到不同的【具體實施方式】。
[0013]圖1本發明的實施例一種雙頻口徑耦合微帶天線結構示意圖；
[0014]圖2本發明的實施例一種雙頻口徑耦合微帶天線輻射貼片示意圖；
[0015]圖3本發明的實施例中雙頻褶皺鋁板俯視圖(a)及前視圖(b)；
[0016]圖4本發明的實施例雙頻口徑耦合微帶天線Sll曲線圖；
[0017]圖5本發明的實施例雙頻口徑耦合微帶天線遠場方向圖與對比本發明實施例的傳統口徑耦合微帶天線在13GHz處仿真及實測方向圖；
[0018]圖6本發明的實施例雙頻口徑耦合微帶天線遠場方向圖與對比本發明實施例的傳統口徑耦合微帶天線在16.5GHz處仿真及實測方向圖。
【具體實施方式】
[0019]在下文中，現在將參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了各種實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為局限於在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，並將本發明的範圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0020]以下結合附圖對本發明的一種實施例進行詳細的描述，【具體實施方式】為:
[0021]本發明實施例的一種雙頻口徑耦合微帶天線可以參見附圖1，包括有輻射基板、饋電基板和雙頻褶皺鋁板。其中，頂部介質基板上印刷輻射單元，稱為輻射基板；底部介質基板印刷饋電線，稱為饋電基板。被夾在兩塊平行的介質基板中間的雙頻褶皺鋁板起到地板的作用。
[0022]圖2為本發明的實施例一種雙頻口徑耦合微帶天線輻射貼片示意圖。輻射基板上的輻射貼片為正方形金屬，金屬上刻蝕S形縫隙，用以獲得雙頻特性。
[0023]圖3為所述褶皺鋁板的結構示意圖。所述褶皺鋁板在E面中心處開狹長小縫，使得電磁場可以由饋電線耦合進入輻射貼片；在垂直於E面方向刻蝕兩組周期凹槽，使得在E面的電磁場可以被調製。兩組凹槽的結構參數滿足本發明提出的經驗公式I。
【權利要求】
1.一種基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:雙頻口徑耦合微帶天線由兩塊平行的介質基板以及雙頻褶皺鋁板組成，所述兩塊平行的介質基板分別為輻射基板和饋電基板。
2.根據權利要求1所述的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:雙頻褶皺鋁板位於輻射基板和饋電基板之間，雙頻褶皺鋁板起著地板的作用。
3.根據權利要求1所述的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:所述雙頻褶皺鋁板在垂直於E面方向對稱刻蝕兩組周期凹槽，使得在E面的電磁場可以被調製。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:所述雙頻褶皺鋁板所刻蝕凹槽的結構參數，滿足如下經驗公式:
5.根據權利要求4所述的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:所述輻射基板上的輻射貼片為正方形金屬，金屬上刻蝕S形縫隙，用以獲得雙頻特性。
6.根據權利要求5所述的基於透波增強特性的雙頻口徑耦合微帶天線，其特徵在於:所述褶皺鋁板在E面中心處開狹長小縫，使得電磁場可以由饋電線耦合進入輻射貼片。
【文檔編號】H01Q1/50GK103474761SQ201310337965
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】李民權, 秦坤, 王新, 王小兵, 李櫟杉, 丁友 , 張賽, 張支勉, 陳培新 申請人:合肥安大電子檢測技術有限公司