一种波束可重构漏波天线制造技术

本发明专利技术公开了一种波束可重构漏波天线，包括介质基板、设置在介质基板上的两个共面波导馈电部分、两个过渡部分及漏波结构；漏波结构位于两个过渡部分之间；两个过渡部分分别通过一个共面波导馈电部分与天线端口相连；漏波结构包括SSPP传输线及若干金属贴片；SSPP传输线位于介质基板的中心线上；SSPP传输线包括金属带及若干SSPP单元槽，金属带的两端分别与两个过渡部分相连；若干SSPP单元槽等间距排列在金属带的同一侧；每个SSPP单元槽与金属带之间设有变容二极管，若干金属贴片均匀分布在SSPP传输线的同一侧，且与SSPP单元槽同侧设置；本发明专利技术实现了在宽频带内波束从后向到前向的连续扫描特性和单一频点的波束扫描特性，扫描范围大，结构紧凑。结构紧凑。结构紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种波束可重构漏波天线


[0001]本专利技术属于天线
，特别涉及一种波束可重构漏波天线。

技术介绍

[0002]天线是无线通信系统中关键的组成部分，起到转换导行电磁波与辐射电磁波能量的作用，其性能将直接影响整个无线通信系统的各项指标。近年来，随着在天线领域研究的深入，要求不同的通信系统设计出不同的天线。
[0003]可重构天线是指多天线阵列中各阵元之间的关系是可以根据实际情况灵活可变的，而非固定的；它主要是通过调整状态可变器件，实现天线性能的可重构；可重构天线可以动态改变天线的工作模式以满足不同通信需求，可以通过单个天线实现多种功能。
[0004]目前，现有的可重构天线可以实现在频带内波束从后向到前向的连续扫描特性或者单一频点的波束扫描特性，但尚未发现既具有在宽频带内波束从后向到前向的连续扫描特性，又具有单一频点的波束扫描特性的可重构天线。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种波束可重构漏波天线，以解决现有的可重构天线无法实现在宽频带内波束从后向到前向的连续扫描，且不具有单一频点的波束扫描特性的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术提供了一种波束可重构漏波天线，包括介质基板、设置在介质基板上的两个共面波导馈电部分、两个过渡部分及漏波结构；漏波结构位于两个过渡部分之间；两个过渡部分分别通过一个共面波导馈电部分与天线端口相连；
[0008]漏波结构包括SSPP传输线及若干金属贴片；SSPP传输线位于介质基板的中心线上；SSPP传输线包括金属带及若干SSPP单元槽，金属带的两端分别与两个过渡部分相连；若干SSPP单元槽等间距排列在金属带的同一侧；
[0009]每个SSPP单元槽与金属带之间设置有变容二极管，变容二极管的正极与金属带相连，变容二极管的负极与SSPP单元槽相连；若干金属贴片均匀分布在SSPP传输线的同一侧，且与SSPP单元槽同侧设置。
[0010]进一步的，共面波导馈电部分包括中心信号线及两个金属地；中心信号线位于介质基板的中心线上，中心信号线的一端与天线端口相连，另一端与过渡部分相连；两个金属地分别设置在中心信号线的两侧，金属地与中心信号线之间设置缝隙，金属地与过渡部分相连。
[0011]进一步的，过渡部分包括传输线及两个渐变地；传输线的一端与共面波导馈电部分相连，另一端与漏波结构相连；两个渐变地分别设置在传输线的两侧，渐变地的一端与共面波导馈电部分相连；渐变地的另一端朝着漏波结构的方向，逐渐张开呈喇叭形并远离传输线。
[0012]进一步的，传输线的一侧开设有若干排布凹槽，相邻排布凹槽的中心间距相等；若干排布凹槽的开口长度从靠近共面波导馈电部分的一端向靠近漏波结构的一端由小到大依次渐变设置。
[0013]进一步的，金属贴片采用圆形贴片，圆形贴片的半径为13mm，相邻圆形贴片的中心间距为36mm；圆形贴片与SSPP单元槽的最小间距为1.5mm。
[0014]进一步的，介质基板采用F4B基板；其中，F4B基板的厚度为0.5mm，相对介电常数为2.56，损耗正切角为0.003。
[0015]进一步的，调节变容二极管的正负极偏压，能够调节所述波束可重构漏波天线的波束指向及波束宽度特性。
[0016]进一步的，共面波导馈电部分的特征阻抗与过渡部分的特征阻抗相匹配，且过渡部分的特征阻抗与漏波结构的特征阻抗相匹配。
[0017]进一步的，变容二极管的容值为0.23
‑
2.1pF。
[0018]进一步的，调节SSPP单元槽的结构尺寸，能够调节所述波束可重构漏波天线的工作频带特性；其中，SSPP单元槽的结构尺寸包括SSPP单元槽的槽深、槽宽及相邻SSPP单元槽的中心间距。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]本专利技术提供了一种波束可重构漏波天线，通过在介质基板上设置共面波导馈电部分、过渡部分及漏波结构，电磁信号经过过渡部分从共面波导馈电部分传输至漏波结构的SSPP传输线上，SSPP传输线支持慢波表面波模式，慢波是不能辐射到自由空间，通过在SSPP传输线凹槽侧加载若干金属贴片引入周期性调制，激发出高次空间谐波，从而使其结构变成能够辐射的漏波结构，将电磁信号辐射至自由空间中，由于漏波天线背面没有金属地，因此天线的方向图上下空间内呈现对称特性，在宽频段内实现了波束从后向到前向的宽角度扫描；通过在SSPP的金属带与SSPP单元槽之间加载变容二极管，通过调节变容二极管两端偏压，使SSPP单元的有效槽深不同，从而改变SSPP单元的色散曲线，从而改变漏波天线的主辐射方向，能够实现在单一频点的波束扫描特性，得到波束可重构的漏波天线；本专利技术提供的波束可重构漏波天线扫描范围大，结构紧凑，成本低廉，适合于平面集成通信系统。
[0021]进一步的，馈电部分采用中心信号线与两个金属地的组合作为共面波导，共面波导的金属地和导带在同一平面，更有利于所设计的器件集成化。
[0022]进一步的，过渡部分采用渐变地结构，在两个渐变地之间设置传输线，并在传输线上开设若干开口渐变的排布凹槽，实现由共面波导部分向漏波结构部分的转换；共面波导是一种以准TEM模传播的双导体传输线，SSPP传输线依靠单导体传播，传播模式为TM模，通过指数渐变的金属地以及在传输线上开设若干开口渐变的排布凹槽，完成由共面波导部分向漏波结构部分的转换，在过渡部分中，准TEM模与TM模表面波都存在；通过合理设计过渡结构的尺寸，既可以实现阻抗匹配，又能减小能量在过渡结构处辐射，提高传输效率。
[0023]进一步的，将圆形贴片周期性的排布在SSPP传输线凹槽侧，引入周期性调制，激发出高次空间谐波，从而使其结构变成能够辐射的漏波结构，将电磁信号辐射至自由空间中。
[0024]进一步的，F4B基板损耗小，介电常数稳定，耐辐射性能好，具有良好的电气性能和较高的机械强度，是一种优良的微波印制电路基板。
附图说明
[0025]图1为实施例所述的波束可重构漏波天线的结构示意图；
[0026]图2为实施例所述的波束可重构漏波天线中的过渡部分结构示意图；
[0027]图3为实施例所述的波束可重构漏波天线中的SSPP传输线的局部结构示意图；
[0028]图4为实施例所述的波束可重构漏波天线的变容二极管的容值为0.23pF至0.42pF对应的S
11
和增益的仿真结果图；
[0029]图5为实施例所述的波束可重构漏波天线的变容二极管的容值为0.60pF至2.10pF对应的S
11
和增益的仿真结果图；
[0030]图6为实施例所述的波束可重构漏波天线在X
‑
Z面变容二极管的容值为0.23pF时的波束角度随频率扫描的辐射方向图；
[0031]图7为实施例所述的波束可重构漏波天线不同容值时主辐射方向随频率变化的关系图；
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波束可重构漏波天线，其特征在于，包括介质基板(4)、设置在介质基板(4)上的两个共面波导馈电部分(1)、两个过渡部分(2)及漏波结构(3)；漏波结构(3)位于两个过渡部分(2)之间；两个过渡部分(2)分别通过一个共面波导馈电部分(1)与天线端口相连；漏波结构(3)包括SSPP传输线(31)及若干金属贴片(32)；SSPP传输线(31)位于介质基板(4)的中心线上；SSPP传输线(31)包括金属带(311)及若干SSPP单元槽(312)，金属带(311)的两端分别与两个过渡部分(2)相连；若干SSPP单元槽(312)等间距排列在金属带(311)的同一侧；每个SSPP单元槽(312)与金属带(311)之间设置有变容二极管(313)，变容二极管(313)的正极与金属带(311)相连，变容二极管(313)的负极与SSPP单元槽(312)相连；若干金属贴片(32)均匀分布在SSPP传输线(31)的同一侧，且与SSPP单元槽(312)同侧设置。2.根据权利要求1所述的一种波束可重构漏波天线，其特征在于，共面波导馈电部分(1)包括中心信号线(11)及两个金属地(12)；中心信号线(11)位于介质基板(4)的中心线上，中心信号线(11)的一端与天线端口相连，另一端与过渡部分(2)相连；两个金属地(12)分别设置在中心信号线(11)的两侧，金属地(12)与中心信号线(11)之间设置缝隙，金属地(12)与过渡部分(2)相连。3.根据权利要求1所述的一种波束可重构漏波天线，其特征在于，过渡部分(2)包括传输线(21)及两个渐变地(22)；传输线(21)的一端与共面波导馈电部分(1)相连，另一端与漏波结构(3)相连；两个渐变地(22)分别设置在传输线(21)的两侧，渐变地(22)的一端与共面波导馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建星，徐开达，陈娟，贺未雨，施俊威，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：