一种周期性短路钉微带漏波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种周期性短路钉微带漏波天线，包括介质板、金属贴片、短路钉、金属地板、馈电接头，所述金属贴片和金属地板为平面结构，所述金属贴片紧贴于介质板的一侧，金属地板紧贴于介质板的另一侧，馈电接头的中心馈电针与金属贴片连接，馈电接头的外导体与金属地板连接，短路钉从有金属贴片的一侧穿过介质板并与金属地板连接，所述介质板上的有短路钉的部分和没有短路钉的部分周期性分布。使用金属贴片加载短路钉的形式构成金属辐射体，加载短路钉后天线尺寸明显小于相同工作频率的传统微带矩形漏波天线，使用周期分布的短路钉，来实现天线主波束的扫描，可以实现主波束前后向的扫描，而且结构简单，制作方便。

A Microstrip Leaky Wave Antenna with Periodic Short-Circuit Nails

The invention discloses a microstrip leaky wave antenna with periodic short-circuit pins, which comprises a dielectric plate, a metal patch, a short-circuit pin, a metal floor and a feeding joint. The metal patch and the metal floor are planar structures. The metal patch is close to one side of the dielectric plate, the metal floor is close to the other side of the dielectric plate, the central feeding needle of the feeding joint is connected with the metal patch, and the feeding joint is plane structure. The outer conductor is connected with the metal floor, and the short-circuit nail passes through the dielectric plate from one side of the metal patch and is connected with the metal floor. The part of the dielectric plate with the short-circuit nail and the part without the short-circuit nail are periodically distributed. A metal radiator is formed by loading short-circuit pins on metal patches. After loading short-circuit pins, the antenna size is obviously smaller than that of the traditional microstrip rectangular leaky-wave antenna with the same working frequency. The scanning of the main beam of the antenna is realized by using periodically distributed short-circuit pins. The scanning of the main beam can be realized forward and backward, and the structure is simple and the fabrication is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种周期性短路钉微带漏波天线
本专利技术涉及无线传输领域，特别地，涉及一种周期性短路钉微带漏波天线。
技术介绍
漏波天线是一种行波天线，其独特的辐射特性及优良的波瓣扫描特性，使得漏波天线一直是天线领域研究的热点，广泛应用于飞行器表面的共形天线、高分辨率雷达和卫星通信动中通等各个领域。现有的漏波天线辐射单元结构复杂多样化，尺寸较大，制作相对困难，均匀性结构只能实现波束的前向扫描。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种周期性短路钉微带漏波天线。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种周期性短路钉微带漏波天线，包括介质板、金属贴片、短路钉、金属地板、馈电接头，所述金属贴片和金属地板为平面结构，所述金属贴片紧贴于介质板的一侧，金属地板紧贴于介质板的另一侧，馈电接头的中心馈电针与金属贴片连接，馈电接头的外导体与金属地板连接，短路钉从有金属贴片的一侧穿过介质板并与金属地板连接，所述介质板上的有短路钉的部分和没有短路钉的部分周期性分布。优选地，所述介质板内部的介质为固体介质或空气介质的一种。优选地，所述短路钉的半径、相邻短路钉之间的间距以及短路钉的数量根据天线波束扫描的角度、范围及阻抗匹配要求来确定。优选地，所述确定方法具体为：微带漏波天线的主波束方向角θ由相位常数βz决定，可由下式得到：kzn＝kz+2nπ/p其中，βz是传播常数中的相位常数；k0是真空中的波数。基于对各个影响参数的分析，结合传统MLWA传播常数的计算方法以及Floquet理论，得到了天线传播常数的计算公式，周期性短路钉微带漏波天线传播常数的计算方法如下：周期分布的短路钉组成均匀漏波结构，实现主波束前向扫描，天线传播常数的计算公式为：kzn＝kz+2nπ/pεe是有效介电常数：Wr＝W′/h天线宽度的修正公式如下：在修正天线宽度W'的基础上，进一步得到等效延伸长度的修正公式如下：其中，W天线的宽度，a是短路钉之间的间距，r是短路钉半径，T是无短路钉部分长度，s是传输线宽度，h是介质板厚度，εr是相对介电常数。有益效果：本专利技术使用金属贴片加载短路钉的形式构成金属辐射体，加载短路钉后天线尺寸明显小于相同工作频率的传统微带矩形漏波天线，使用周期分布的短路钉，来实现天线主波束的扫描，可以实现主波束前后向的扫描，而且结构简单，制作方便。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术正面透视示意图；图2是本专利技术背面透视示意图图3是本专利技术侧边放大示意图；图4是本专利技术天线工作在不同频率时的辐射方向图；图5是本专利技术天线相对漏波相位系数曲线图。具体实施方式参照图1、图2和图3，一种周期性短路钉微带漏波天线，包括介质板1、金属贴片2、短路钉3、金属地板4、馈电接头5，所述金属贴片2和金属地板4为平面结构，所述金属贴片2紧贴于介质板1的一侧，金属地板4紧贴于介质板1的另一侧，馈电接头5的中心馈电针与金属贴片2连接，馈电接头5的外导体与金属地板4连接，短路钉3从有金属贴片2的一侧穿过介质板1并与金属地板4连接，如图1所示，六个短路钉等距排列组成有短路钉3的部分，两个有短路钉3的部分直接的部位为没有短路钉3的部分，所述介质板1上的有短路钉3的部分和没有短路钉3的部分周期性分布。使用金属贴片2加载短路钉3的形式构成金属辐射体，加载短路钉3后天线尺寸明显小于相同工作频率的传统微带矩形漏波天线，使用周期分布的短路钉3，来实现天线主波束的扫描，可以实现主波束前后向的扫描，而且结构简单，制作方便。所述介质板1内部的介质为固体介质或空气介质的一种，适用于各种情况天线采用不同的形式。所述短路钉3的半径、相邻短路钉3之间的间距以及短路钉3的数量根据天线波束扫描的角度、范围及阻抗匹配要求来确定。短路钉3的数量与天线总长度相关，天线总长度不少于主波束指向最接近法线的工作频率的波长的3倍。图4是天线工作于六个频率的辐射方向图，频率为4.9GHz的辐射方向图如黑色曲线所示，其余灰色曲线沿顺时针方向(以曲线最靠外处区分)分别为5.4GHz、6GHz、7GHz、8GHz和9.5GHz的辐射方向图，所有辐射方向图大体形状类似，可以看到使用本天线后可以实现由后向到前向的扫描。使用金属贴片2加载短路钉4作金属辐射体，天线尺寸明显小于相同工作频率的传统微带矩形漏波天线。图5是该天线的相对漏波相位系数曲线图，两条实线为计算所得T分别为24和18时的相位曲线，两条虚线为实测的T分别为24和18时的相位曲线。上方的曲线为T＝24的相位曲线，下方的曲线为T＝18的相位曲线。微带漏波天线的主波束方向角θ由相位常数βz决定，可由下式得到：kzn＝kz+2nπ/p其中，βz是传播常数中的相位常数；k0是真空中的波数。基于对各个影响参数的分析，结合传统MLWA传播常数的计算方法以及Floquet理论，得到了天线传播常数的计算公式。周期性短路钉微带漏波天线传播常数的计算方法如下：周期分布的短路钉组成均匀漏波结构，实现主波束前向扫描。天线传播常数的计算公式为：kzn＝kz+2nπ/pεe是有效介电常数：Wr＝W′/h天线宽度的修正公式如下：在修正天线宽度W'的基础上，进一步得到等效延伸长度的修正公式如下：其中，W天线的宽度，a是短路钉之间的间距，r是短路钉半径，T是无短路钉部分长度，s是传输线宽度，h是介质板厚度，εr是相对介电常数。根据上述得到的公式，结合天线的具体结构尺寸、采用介质板的厚度和介电常数等即可确定天线波束扫描角度及范围。以上所述只是本专利技术的较佳实施方式，但本专利技术并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本专利技术的技术效果，都应落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种周期性短路钉微带漏波天线，包括介质板(1)、金属贴片(2)、短路钉(3)、金属地板(4)、馈电接头(5)，其特征在于：所述金属贴片(2)和金属地板(4)为平面结构，所述金属贴片(2)紧贴于介质板(1)的一侧，金属地板(4)紧贴于介质板(1)的另一侧，馈电接头(5)的中心馈电针与金属贴片(2)连接，馈电接头(5)的外导体与金属地板(4)连接，短路钉(3)从有金属贴片(2)的一侧穿过介质板(1)并与金属地板(4)连接，所述介质板(1)上的有短路钉(3)的部分和没有短路钉(3)的部分周期性分布。

【技术特征摘要】
1.一种周期性短路钉微带漏波天线，包括介质板(1)、金属贴片(2)、短路钉(3)、金属地板(4)、馈电接头(5)，其特征在于：所述金属贴片(2)和金属地板(4)为平面结构，所述金属贴片(2)紧贴于介质板(1)的一侧，金属地板(4)紧贴于介质板(1)的另一侧，馈电接头(5)的中心馈电针与金属贴片(2)连接，馈电接头(5)的外导体与金属地板(4)连接，短路钉(3)从有金属贴片(2)的一侧穿过介质板(1)并与金属地板(4)连接，所述介质板(1)上的有短路钉(3)的部分和没有短路钉(3)的部分周期性分布。2.根据权利要求1所述的一种周期性短路钉微带漏波天线，其特征在于：所述介质板(1)内部的介质为固体介质或空气介质的一种。3.根据权利要求1所述的一种周期性短路钉微带漏波天线，其特征在于：所述短路钉(3)的半径、相邻短路钉(3)之间的间距以及短路钉(3)的数量根据天线波束扫描的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶锐，李元新，杜苡茗，
申请(专利权)人：佛山市顺德区中山大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44