基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线及阵列制造技术

本发明专利技术提供了一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线及阵列，包括：两个梯形单极子2、四个对称的圆形贴片3、对称SSPP金属传输线7、介质板5、两个菱形金属调质单元6、两个SMA射频接头1；地板4垂直于介质板5放置。两个射频SMA接头1分别与两个梯形单极子2的中心连接，用于对天线进行馈电激励。本发明专利技术通过调节两个馈电端口之间的相位差实现不同相差的模式混合，从而实现波束在空间扫描。具有相差可变的多模共口径和单元波束空间扫描的特点。该扫描天线也可扩展为阵列，实现大角度扫描。

【技术实现步骤摘要】
基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线及阵列
本专利技术涉及通信
，具体地，涉及一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线及阵列，涉及一种基于人工表面等离子体激元(SpoofSurfacePlasmonPolariton，简称SSPPs)结构的双端口多模共口径空间扫描天线。
技术介绍
随着天线技术的发展，天线电扫描技术发挥着日益重要的作用。目前应用较多的有相位扫描和频率扫描。频率扫描天线的工作原理是使天线单元间的相位关系或波瓣指向随着工作频率变化，其缺陷在于难以实现宽角扫描，馈电结构复杂，天线阵元个数较多时易使中心频点的损耗加大。相位扫描天线使用移项器控制天线单元的相位实现波束扫描，天线系统比较复杂，而且天线的工作模式有限，波束扫描角度不连续。专利文献CNCN110112573A公开了一种低剖面双频二维宽角扫描共口径相控阵天线，天线单元从下至上包括背馈结构、中层介质层、第二中层金属敷铜层、上层介质层与上层金属敷铜层、第一金属化过孔以及第二金属化过孔。通过双层金属化过孔结构连接上中两层介质层，实现双频结构。在所需工作带宽内扫描角度为-50°～50°。结构比较复杂，并且只能在二维空间内扫描，扫描范围有限。传统天线的相控扫描技术通过控制天线单元之间的相位差实现波束扫描，天线工作模式单一，天线阵的扫描角度范围有限。目前还没有仅用天线单元就能实现连续的空间扫描的天线。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线及阵列。根据本专利技术提供的基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，包括：两个SMA射频接头1，两个梯形单极子2，四个对称的圆形贴片3，对称SSPP金属传输线7、地板4、介质板5以及两个菱形金属调质单元6；所述两个梯形单极子2、所述四个对称的圆形贴片3、所述对称SSPP金属传输线7均设置在所述介质板5的同一面上，所述对称SSPP金属传输线7上面两两对称地刻蚀四个抛物线形凹槽，所述四个圆形贴片3两两对称地放置在所述对称SSPP金属传输线7的两侧，所述两个菱形金属调质单元6设置在所述对称SSPP金属传输线7上，所述两个SMA射频接头1分别连接所述两个梯形单极子2，所述地板4垂直于所述介质板5放置。优选地，所述介质板5采用双层板结构。优选地，所述对称SSPP金属传输线7呈对称锯齿状，改善端射性能，展宽频段。优选地，天线通过所述SMA射频接头1连接所述梯形单极子2的一端，来自所述梯形单极子2的电磁波耦合到所述对称SSPP金属传输线7中，SSPPs波沿着所述对称SSPP金属传输线7和所述两个菱形金属调制单元6传播，在末端渐变锯齿结构向外辐射。优选地，所述四个对称的圆形贴片3两两对称地放置在所述金属传输线7的两侧，增强天线增益，提高空间利用率。优选地，抛物线形凹槽两两对称地刻蚀在所述对称SSPP金属传输线7的两侧，提高天线增益，改善端射性能。优选地，所述两个菱形金属调质单元6改善天线的侧射性能，提高天线增益。优选地，通过改变所述两个SMA射频接头1之间的相位差，变化范围为-180°～180°，所述对称SSPP金属传输线上的电流流向发生改变，激发天线工作在不同的模式下，随着相位差连续变化，天线的工作模式也随之连续变化，实现波束空间扫描。优选地，两个端口的相位差可通过在两个端口分别连接移相器，实现两端口的相位差变化。优选地，通过多个天线的空间排列，可以构成阵列，实现更高增益和更大范围的波束扫描。根据本专利技术提供的一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，包括：两个SMA射频接头1，两个梯形单极子2，四个对称的圆形贴片3，对称SSPP金属传输线7、地板4、介质板5以及两个菱形金属调质单元6；所述两个梯形单极子2、所述四个对称的圆形贴片3、所述对称SSPP金属传输线7均设置在所述介质板5的同一面上，所述对称SSPP金属传输线7上面两两对称地刻蚀四个抛物线形凹槽，所述四个圆形贴片3两两对称地放置在所述对称SSPP金属传输线7的两侧，所述两个菱形金属调质单元6设置在所述对称SSPP金属传输线7上，所述两个SMA射频接头1分别连接所述两个梯形单极子2，所述地板4垂直于所述介质板5放置。所述介质板5采用双层板结构。所述对称SSPP金属传输线7呈对称锯齿状，改善端射性能，展宽频段。天线通过所述SMA射频接头1连接所述梯形单极子2的一端，来自所述梯形单极子2的电磁波耦合到所述对称SSPP金属传输线7中，SSPPs波沿着所述对称SSPP金属传输线7和所述两个菱形金属调制单元6传播，在末端渐变锯齿结构向外辐射。所述四个对称的圆形贴片3两两对称地放置在所述金属传输线7的两侧，增强天线增益，提高空间利用率。抛物线形凹槽两两对称地刻蚀在所述对称SSPP金属传输线7的两侧，提高天线增益，改善端射性能。所述两个菱形金属调质单元6改善天线的侧射性能，提高天线增益。通过改变所述两个SMA射频接头1之间的相位差，变化范围为-180°～180°，所述对称SSPP金属传输线上的电流流向发生改变，激发天线工作在不同的模式下，随着相位差连续变化，天线的工作模式也随之连续变化，实现波束空间扫描。两个端口的相位差可通过在两个端口分别连接移相器，实现两端口的相位差变化。通过多个天线的空间排列，可以构成阵列，实现更高增益和更大范围的波束扫描。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过梯形偶极子给对称SSPP金属传输线耦合馈电，并且通过改变两个馈电端口之间的相位差，激发天线工作在多种模式下，使得方向图在三维空间内实现半球扫描。本专利技术具备良好的辐射方向图空间扫描特性，随着两个馈电端口之间的相位差连续变化，天线的辐射波束指向随之连续变化，即天线工作在不同模式。本专利技术可以很好地覆盖半球空间。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的整体结构俯视示意图。图2为本专利技术的整体结构透视示意图。图3为本专利技术的工作原理示意图。图4a为本专利技术的无源S参数示意图。图4b为本专利技术的两端口相位差为-180°的有源S参数示意图。图4c为本专利技术的两端口相位差为-120°的有源S参数示意图。图4d为本专利技术的两端口相位差为-60°的有源S参数示意图。图4e为本专利技术的两端口相位差为0°的有源S参数示意图。图4f为本专利技术的两端口相位差为60°的有源S参数示意图。图4g为本专利技术的两端口相位差为120°的有源S参数示意图。图4h为本专利技术的两端口相位差为180°的有源S参数示意图。图5a为第一端口单独馈电时的二维辐射方向示意图。图5b为第二端口单独馈电时的二维辐射方向示意图。图5c为两馈电端口同时馈电、相位差依次为-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，包括：SMA射频接头(1)、梯形单极子(2)、圆形贴片(3)、对称SSPP金属传输线(7)、地板(4)、介质板(5)以及菱形金属调质单元(6)；/n所述梯形单极子(2)、所述对称的圆形贴片(3)、所述对称SSPP金属传输线(7)均设置在所述介质板(5)的同一面上；/n所述圆形贴片(3)放置在所述对称SSPP金属传输线(7)的两侧；/n所述菱形金属调质单元(6)设置在所述对称SSPP金属传输线(7)上；/n所述SMA射频接头(1)连接梯形单极子(2)；/n所述地板(4)垂直于所述介质板(5)放置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，包括：SMA射频接头(1)、梯形单极子(2)、圆形贴片(3)、对称SSPP金属传输线(7)、地板(4)、介质板(5)以及菱形金属调质单元(6)；
所述梯形单极子(2)、所述对称的圆形贴片(3)、所述对称SSPP金属传输线(7)均设置在所述介质板(5)的同一面上；
所述圆形贴片(3)放置在所述对称SSPP金属传输线(7)的两侧；
所述菱形金属调质单元(6)设置在所述对称SSPP金属传输线(7)上；
所述SMA射频接头(1)连接梯形单极子(2)；
所述地板(4)垂直于所述介质板(5)放置。


2.根据权利要求1所述的基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，
所述SMA射频接头(1)的数量为两个；
所述梯形单极子(2)的数量为两个；
所述圆形贴片(3)的数量为四个；
所述四个圆形贴片(3)对称设置；
所述菱形金属调质单元(6)的数量为两个；
所述两个梯形单极子(2)、所述四个对称的圆形贴片(3)均设置在所述介质板(5)的同一面上；
所述四个圆形贴片(3)两两对称地放置在所述对称SSPP金属传输线(7)的两侧；
所述两个菱形金属调质单元(6)设置在所述对称SSPP金属传输线(7)上；
所述两个SMA射频接头(1)分别连接所述两个梯形单极子(2)；
所述介质板(5)采用双层板结构。


3.根据权利要求1所述的基于SSPP结构的双端口多模共口径空间扫描天线，其特征在于，所述对称SSPP金属传输线(7)呈对称锯齿状。


4.根据权利要求1所述的基于S...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿军平，张静，王堃，任超凡，周晗，金荣洪，梁仙灵，贺冲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31