一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线制造技术

本发明专利技术公开了一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，属于高增益天线技术领域，包括封闭谐振腔和位于封闭谐振腔中的馈源，封闭谐振腔的包括平行设置的部分反射表面和接地板，在部分反射表面和接地板之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁和两个相对设置的磁壁。本发明专利技术免除了传统高增益天线的馈电网络，纵向尺寸小，结构更加简单；通过部分反射表面、接地板及金属电壁和磁壁构成全封闭谐振腔，并利用与电场方向平行的金属电壁对电场的约束，及与磁场方向平行的磁壁对磁场的约束条件，使得馈源激励出的电磁场在四壁不发生边缘场的泄漏，且在E面和H面内均形成近似锥削分布的口径面场分布从而有效降低天线的副瓣电平，改善辐射特性。

【技术实现步骤摘要】
一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线
本专利技术属于高增益天线
，具体涉及一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线。
技术介绍
近年来，随着天线技术的发展涌现出一些新型的高增益天线如基于超材料的高增益天线，基于Fabry-Perot谐振腔的谐振天线等。有些应用场合(如多波束反射面天线的馈源)为了提高天线的覆盖增益，需要同时实现小口径与高增益，但天线的口径与增益是正相关的，因此要同时实现小口径与高增益就显得较困难。基于Fabry-Perot谐振腔的谐振天线，在口径面较小情况下，由于边缘场的泄漏和口径场分布导致天线辐射方向图的副瓣较高尤其是E面，从而影响了此类天线的实际使用。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，解决了现有高增益天线在口径面较小情况下，由于边缘场的泄漏和口径场分布导致天线辐射方向图的副瓣较高(尤其是E面)的问题。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，包括封闭谐振腔和位于封闭谐振腔中的馈源，所述的封闭谐振腔的包括平行设置的部分反射表面和接地板，在所述的部分反射表面和接地板之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁和两个相对设置的磁壁。所述的馈源由微带贴片天线构成，所述的馈源设置在接地板中部。所述的金属电壁与电场方向平行，磁壁与磁场方向平行。所述的磁壁由人工磁导体构成。所述的部分反射表面、接地板、金属电壁和磁壁的连接处均由紧固件连接固定。所述的部分反射表面和金属接地板间的中心距离满足d＝(1/2+n/2)λ0，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长，n为整数。所述的部分反射表面由两个正交方向上周期设置若干频率选择表面构成，频率选择表面在两个正交方向上的周期长度相等。所述的人工磁导体由金属方形单元构成。有益效果：与现有技术相比，本专利技术免除了传统高增益天线的馈电网络，纵向尺寸小(约为半个波长)，结构更加简单；通过部分反射表面、接地板及金属电壁和磁壁构成全封闭谐振腔，并利用与电场方向平行的金属电壁对电场的约束，及与磁场方向平行的磁壁对磁场的约束条件，使得馈源激励出的电磁场在四壁不发生边缘场的泄漏，且在E面和H面内均形成近似锥削分布的口径面场分布从而有效降低天线的副瓣电平，改善辐射特性。附图说明图1为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的总体结构示意图；图2为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的侧视图；图3为部分反射表面的结构示意图；图4为人工磁导体的结构示意图；图5为部分反射表面的周期单元结构示意图；图6为人工磁导体的周期单元结构示意图；图7为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的反射系数曲线图；图8为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的增益频响曲线图；图9为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的垂直面方向图；图10为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的水平面方向图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，包括封闭谐振腔2和位于封闭谐振腔2中的馈源1。馈源1由微带贴片天线构成。如图2-4所示，封闭谐振腔2包括相互平行的部分反射表面21、接地板23和四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁24和两个相对设置的磁壁25，其中与电场方向平行的为金属电壁24，而与磁场方向平行的为磁壁25，其中，磁壁25由人工磁导体26构成。部分反射表面21，接地板23，金属电壁24和磁壁25的连接处均由紧固件连接固定。部分反射表面21和金属接地板23间的中心距离满足d＝(1/2+n/2)λ0的条件，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2...。其中n为整数。部分反射表面21由两个正交方向上周期设置若干频率选择表面22(FSS)构成，如图5所示，频率选择表面22(FSS)在两个正交方向上的周期长度相等，均为Pf，频率选择表面22单元的边长为2w。如图6所示，构成人工磁导体26的金属方形单元周期为Pa边长为2a。为了便于说明各结构参数的设计过程，给定结构参数：频率选择表面22(FSS)的边长2w＝3.9mm，周期为Pf＝5mm，人工磁导体26的金属方形单元周期为Pa＝3.4mm边长为2a＝2.9mm，部分反射表面21的边长为30mm(约为1.45λ0)，中心频率f＝14.5GHz，接地板23与部分反射表面21之间的中心距离6.5mm，满足:d≈1/2λ0，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长。天线的口径为1.45λ0*1.45λ0。选用仿真软件如Ansoft公司的HFSS、CST公司的MicrowaveStudioCST等高频仿真软件，在计算机上模拟仿真得到：如图7所示的反射系数曲线图、图8所示的增益频响曲线图，由图中可以看出在中心频率f＝14.5GHz处天线的增益达到了13.7dBi，对应的口径效率达到89％、图9所示的垂直面方向图，由图可以看出副瓣电平优于-16dB，相较普通的四周加金属壁的同口径的此类谐振天线的副瓣电平(-13dB)有显著的改善、图10所示的水平面方向图，由图可以看出副瓣电平优于-28dB。以上得到的曲线实在给定条件下获得，若改变结构参数也可以获得相似的曲线。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：包括封闭谐振腔(2)和位于封闭谐振腔(2)中的馈源(1)，所述的封闭谐振腔(2)的包括平行设置的部分反射表面(21)和接地板(23)，在所述的部分反射表面(21)和接地板(23)之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁(24)和两个相对设置的磁壁(25)。

【技术特征摘要】
1.一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：包括封闭谐振腔(2)和位于封闭谐振腔(2)中的馈源(1)，所述的封闭谐振腔(2)的包括平行设置的部分反射表面(21)和接地板(23)，在所述的部分反射表面(21)和接地板(23)之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁(24)和两个相对设置的磁壁(25)。2.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的馈源(1)由微带贴片天线构成，馈源(1)设置在接地板(23)中部。3.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的金属电壁(24)与电场方向平行，所述的磁壁(25)与磁场方向平行。4.根据权利要求3所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的磁壁(25)由人工磁导体(26)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震国，相喜柱，陆卫兵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32