一种双频段高增益共口径谐振天线制造技术

本实用新型专利技术是一种双频段高增益共口径谐振天线，包括一个低频段的谐振腔和一个高频段的谐振腔以及分别位于两个谐振腔中的馈源。所述低频谐振腔由背衬接地板的下层介质基板和印刷有周期性的部分反射表面的上层介质基板相互平行设置构成；所述高频谐振腔由印刷有周期性的部分反射表面的上层介质基板和位于低频谐振腔中间的印刷有周期性的频率选择表面的介质基板相互平行设置构成。所述馈源分别由微带贴片天线和偶极子天线构成，分别激励低频和高频的两个工作频段。本实用新型专利技术提供的双频段高增益共口径谐振天线，解决了双频段尤其是频率相隔较远时谐振天线共口径和同时实现高增益的问题。增益的问题。增益的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双频段高增益共口径谐振天线


[0001]本技术涉及一种高增益天线，尤其涉及一种新型双频段高增益共口径谐振天线。

技术介绍

[0002]对具有收发功能的无线系统而言，收发天线的工作频段往往并不相同，有些情况下其工作频率还相隔较远，传统的单频天线很难既满足接收又满足发射的要求，因此多频段共口径天线的设计越来越为人们所关注。另一方面，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，基于法布里珀罗谐振腔的谐振天线等。传统的基于法布里珀罗谐振腔的谐振天线，其谐振腔的高度通常是工作波长的一半，因此只采用单个谐振腔很难实现在双频段(尤其是频率相隔较远)工作。而传统的双频段(尤其是频率相隔较远时)阵列天线(如微带贴片阵列)为了获得较高的增益往往需要通过单元组阵的方式形成较大的口径，而对应的每个频段的阵列都需要复杂的馈电网络，因此成本较高。

技术实现思路

[0003]技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供了一种双频段高增益共口径谐振天线，解决了双频段(频率相隔较远)谐振天线共口径和同时实现高增益的问题。即利用同一口径不需要单元组阵的方式同时实现了天线的双频段工作和高增益辐射。
[0004]技术方案：为解决上述技术问题，本技术采用的一种双频段高增益共口径谐振天线包括由上至下设置的部分反射表面、频率选择表面、背衬接地板构成一个低频谐振腔和一个高频谐振腔以及分别位于两个谐振腔中的馈源；所述馈源由位于背衬接地板上的微带贴片天线构成低频馈源，由位于频率选择表面上的偶极子天线构成高频馈源，分别激励低频和高频的两个工作频段；部分反射表面由周期性的方形贴片结构组成，频率选择表面由周期性的环形贴片结构组成，背衬接地板为下层介质基板；印刷有微带贴片天线的背衬接地板的下层介质基板、印刷有周期性的频率选择表面的中间介质基板、印刷有周期性的部分反射表面的上层介质基板通过紧固件连接固定。
[0005]所述低频谐振腔由背衬接地板的下层介质基板和印刷有周期性的部分反射表面的上层介质基板相互平行设置构成，印刷在下层介质基板上的微带贴片天线为其馈电；所述高频谐振腔由印刷有周期性的部分反射表面的上层介质基板和印刷有周期性的频率选择表面的中间介质基板相互平行设置构成，位于高频谐振腔内的偶极子天线为其馈电。
[0006]所述低频谐振腔和高频谐振腔共用印刷有周期性部分反射表面的上层介质基板作为辐射的口径。
[0007]印刷在中间介质基板上的周期性频率选择表面对于低频呈现通带即全透射特性，对于高频呈现阻带即全反射特性。
[0008]所述低频谐振腔的中心距离满足d1＝(1/2+n/2)λ1的条件，其中λ1为低频中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2
…
；所述高频谐振腔的中心距离满足d2＝(1/2+n/2)λ2的
条件，其中λ2为高频中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2
…
。
[0009]有益效果：1、本技术与现有的高增益天线相比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；2、本技术通过部分反射表面、频率选择表面及接地板构成低频和高频两个谐振腔，使得天线能够在双频段实现频率可调控制，并且极大地改善了天线的增益。
附图说明
[0010]图1为本技术的总体结构示意图。
[0011]图2为本技术的侧视图。
[0012]图3为本技术的低频段谐振腔的结构及原理示意图。
[0013]图4为本技术的高频段谐振腔的结构及原理示意图。
[0014]图5为本技术的频率选择表面的结构示意图。
[0015]图6为本技术的部分反射表面的结构示意图。
[0016]图7为本技术的频率选择表面的周期单元结构示意图。
[0017]图8为本技术的部分反射表面的周期单元结构示意图。
[0018]图9为本技术的反射系数和端口隔离度曲线图(8GHz)。
[0019]图10为本技术的增益方向图(8GHz)。
[0020]图11为本技术的反射系数和端口隔离度曲线图(16GHz)。
[0021]图12为本技术的增益方向图(16GHz)。
[0022]图中有：部分反射表面1、频率选择表面2、背衬接地板3、低频谐振腔6、高频谐振腔7。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本技术作更进一步的说明。
[0024]如图1、2、3、4、5和6所示，本技术额新型双频段高增益共口径谐振天线，包括一个低频谐振腔6和一个高频谐振腔7以及分别位于两个谐振腔中的馈源。所述低频谐振腔6由背衬接地板3的下层介质基板和印刷有周期性的部分反射表面(PRS)的上层介质基板相互平行设置构成，印刷在下层介质基板上的微带贴片天线5为其馈电；所述高频谐振腔7由印刷有周期性的部分反射表面(PRS)的上层介质基板和位于低频谐振腔6中间的印刷有周期性的频率选择表面(FSS)的介质基板相互平行设置构成，位于高频谐振腔)内的偶极子天线4为其馈电。所述的背衬接地板3的下层介质基板、印刷有周期性的频率选择表面(FSS)的中间介质基板、印刷有周期性的部分反射表面(PRS)的上层介质基板通过紧固件连接固定。其中，印刷在中间介质板上的频率选择表面2对于低频呈现通带(全透射)特性，对于高频呈现阻带(全反射)特性。这样由下层的低频馈源(微带贴片)激励的低频电磁波可以完全透过位于中间的频率选择表面，到达上层的部分反射表面发生部分反射，然后再次透过位于中间的频率选择表面被下层的接地板完全反射，从而在低频段谐振腔中来回反射，最终在上层部分反射表面发生同相叠加从而形成高定向的辐射；而上层的高频馈源(偶极子)激励的高频电磁波到达上层的部分反射表面后发生部分反射可以被位于中间的频率选择表面完全反射，从而在高频段谐振腔中来回反射，最终也在上层部分反射表面发生同相叠加从而
形成高定向的辐射。所述低频谐振腔(6)的中心距离满足d1＝(1/2+n/2)λ1的条件，其中λ1为低频中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2
…
；所述高频谐振腔7的中心距离满足d2＝(1/2+n/2)λ2的条件，其中λ2为高频中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2
…
。
[0025]如图7所示，所述的印刷在中间介质板上的频率选择表面2由周期性的单元结构组成，周期为P。单元结构为两个环形，大环的边长为L1，小环的边长为L2，宽度均为S。该结构对于8GHz的信号呈现通带(全透射)特性，对于16GHz的信号呈现阻带(全反射)特性。
[0026]如图8所示，所述的印刷在上层介质板上的部分反射表面1由周期性的方形单元结构组成，周期为P。方形单元结构的边长为L3。该结构对于8GHz和16GHz的信号都能实现部分反射的特性。
[0027]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2单元结构的大环边长L1＝9m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双频段高增益共口径谐振天线，其特征在于：该天线包括由上至下设置的部分反射表面(1)、频率选择表面(2)、背衬接地板(3)构成一个低频谐振腔(6)和一个高频谐振腔(7)以及分别位于两个谐振腔中的馈源；所述馈源由位于背衬接地板(3)上的微带贴片天线(5)构成低频馈源，由位于频率选择表面(2)上的偶极子天线(4)构成高频馈源，分别激励低频和高频的两个工作频段；部分反射表面(1)由周期性的方形贴片结构组成，频率选择表面(2)由周期性的环形贴片结构组成，背衬接地板(3)为下层介质基板；印刷有微带贴片天线(5)的背衬接地板(3)的下层介质基板、印刷有周期性的频率选择表面(2)的中间介质基板、印刷有周期性的部分反射表面(1)的上层介质基板通过紧固件连接固定。2.根据权利要求1所述的一种双频段高增益共口径谐振天线，其特征在于：所述低频谐振腔(6)由背衬接地板(3)的下层介质基板和印刷有周期性的部分反射表面(1)的上层介质基板相互平行设置构成，印刷在下层介质基板上的微带贴片天线(5)为其馈电；所述高频谐振腔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震国，殷仁杰，陆卫兵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：