一种具有非对称传输功能的双频段微波天线制造技术

本发明专利技术提供一种具有非对称传输功能的双频段微波天线，包括馈源(1)和位于馈源下方的双频透射阵列(2)；所述双频透射阵列(2)依次由金属薄层(21)、介质层(22)、金属薄层(23)、介质层(24)和金属薄层(25)组成；所述金属薄层(21)与金属薄层(25)为相互垂直的金属光栅，通过交叉分布的方式排布所述双频透射阵列(2)的单元结构，实现对电磁波的方向调控；所述金属薄层(23)由金属谐振结构组成，实现对两个工作频段的独立相位调控。本发明专利技术的双频段微波天线具有良好的透射性，两个工作频段之间串扰较小，并且打破了电磁波传输的对称性。且打破了电磁波传输的对称性。且打破了电磁波传输的对称性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有非对称传输功能的双频段微波天线


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种具有非对称传输功能的双频微波天线。

技术介绍

[0002]无线电设备都是通过电磁波来进行信息的传递，而天线的作用正是发射或者接收电磁波。随着无线通讯的发展，目前的无线局域网、手机和雷达等通讯设备都需要宽频带或多工作频段，而传统的窄带微波天线用途较为单一，且容易受到外界环境的干扰造成偏频。此外，电磁波的另一个重要性质很少被利用，即传播方向。迄今为止，大多数的微波天线在相反的入射情况下产生相同的电磁功能，因此打破电磁波传播的对称性，可以为微波天线的发展开发新的自由度，实现与传播方向相关的多频段工作。
[0003]透射型阵列天线包括馈源和透射阵列两部分，透射阵列包含若干个具有周期性的透射单元，通过合理地排布每个透射单元的结构参数对入射波的透射相位进行调节，使得整个阵列或口径面上形成特定的相位分布来完成对馈源波束的调控。例如，中国专利技术专利CN109273846A提供了一种基于透射式相控电磁表面的可重构阵列天线，包括馈源和阵列天线组件，所述馈源用于为所述阵列天线组件提供空间照射源并接收所述阵列天线组件的散射电磁波。与再辐射波束与馈源以及馈源波束位于平板阵列同侧的反射型阵列天线不同的是透射型阵列天线调控的再辐射波束与馈源以及馈源波束位于平板阵列两侧。此类天线可以避免反射阵列的馈源遮挡效应以及馈源波束与反射波束之间的混叠干扰，优势在于低剖面，体积小，结构简单，加工成本较低且难度小，损耗小，易于实现波束聚焦，效率较高。然而，现有的双频率段天线的两个工作频段之间串扰较高、辐射效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种具有非对称传输功能的双频段微波天线，以解决双频率段天线的两个工作频段之间串扰较高、辐射效率低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的一种具有非对称传输功能的双频段微波天线的具体技术方案如下：
[0006]一种具有非对称传输功能的双频段微波天线，包括馈源(1)和位于馈源下方的双频透射阵列(2)；所述双频透射阵列(2)依次由金属薄层(21)、介质层(22)、金属薄层(23)、介质层(24)和金属薄层(25)组成；所述金属薄层(21)与金属薄层(25)为相互垂直的金属光栅，通过交叉分布的方式排布，实现对电磁波的方向调控；所述金属薄层(23)由金属谐振结构组成，实现对两个工作频段的独立相位调控。
[0007]进一步地，所述馈源(1)为喇叭天线。
[0008]进一步地，所述金属薄层(23)为单个图案的金属谐振结构，包括：一个圆孔、两个在圆孔中的大小C型开口谐振器环和位于两个C型开口环谐振器环中间的一个环槽构成。
[0009]进一步地，所述金属薄层(21)、金属薄层(23)和金属薄层(25)的材料为铝、金、银、
铜或铬的任意一种。
[0010]进一步地，所述具有非对称传输功能的双频段微波天线实现非对称双频聚焦采用优化算法：(1)利用双频透射阵列单元实现对两个预设频段的相位独立调控，通过相互垂直的光栅进行极化选择的特点，使得双频透射阵列单元和旋转90
°
的双频透射阵列单元分别控制正入射的极化电磁波和反入射的相同极化电磁波；(2)利用优化算法将满足两个相反入射方向下四个不同焦距的焦点所需理想相位分布进行六阶离散处理；(3)通过交叉排布的方式将满足相应相位要求的双频透射阵列单元和旋转90
°
的双频透射阵列单元进行排布，从而实现非对称传输功能的双频聚焦。
[0011]优选地，所述喇叭天线辐射口径为1.2m
×
1.2m；所述双频透射阵列(2)单元结构的周期为5mm，所述金属薄层(21)、金属薄层(23)和金属薄层(25)均为导电率为5.96
×
107S/m，厚度为0.017mm，两层介质板的厚度为1.524mm，介电常数为3.5，损耗正切为0.0011；所述金属薄层(21)和金属薄层(25)由线宽为0.25mm、周期为0.5mm的交叉金属光栅组成。
[0012]本专利技术还提供一种无线通信装置，所述无线通信装置包括反射板、方形围框和上述具有非对称传输功能的双频段微波天线；所述双频段微波天线包含两个端口，与反射板连接用于接收及发射低频信号和高频信号；所述方形围框位于所述双频段微波天线的外部，以改善高频辐射单元的方向图特性。
[0013]本专利技术的一种具有非对称传输功能的双频段微波天线具有以下优点：本专利技术结构采用交叉分布的方式进行排布双频透射单元，具有良好的透射性，两个工作频段之间串扰较小，并且打破了电磁波传输的对称性；所述天线具有结构简单，成本低等优势，并且所述天线具有优良的辐射特性，具有较高的工程应用价值，尤其适合在星载方面应用。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的具有非对称传输功能的双频段微波天线的结构示意图；
[0015]图2为本专利技术的双频透射阵列单元的结构示意图；其中图2(a)为双频透射单元的立体图，图2(b)为金属谐振结构；
[0016]图3为覆盖360
°
的36个单元结构的双频透射阵列单元的结构在15GHz和29GHz频段的相位响应与对应振幅分布的示意图；其中图3(a)为覆盖360
°
的36个单元结构在15GHz和29GHz频段的相位响应，图3(b)为相应的振幅分布；
[0017]图4为在正入射下双频透射阵列单元在x
‑
+z面的电场分布；图4(a)和(b)分别对应15GHz和29GHz时的x
‑
+z面的电场分布；
[0018]图5为在反入射下双频透射阵列单元在x
‑‑
z面的电场分布；图5(a)和(b)分别对应15GHz和29GHz时的x
‑‑
z面的电场分布。
[0019]图6为出本专利技术的具有非对称传输功能的双频段微波天线在图5情况下的天线效率。
[0020]图中标记说明：1、馈源；2、双频透射阵列：21金属薄层、22介质层、23金属薄层、24介质层和25金属薄层。
具体实施方式
[0021]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种具有非
对称传输功能的双频段微波天线做进一步详细的描述。
[0022]具体实现过程如下：
[0023]如图1所示，本专利技术的一种具有非对称传输功能的双频段微波天线，包括馈源(1)和位于馈源下方的双频透射阵列(2)；所述馈源(1)可以是喇叭天线，它的作用是将来自馈线的射频功率以电磁波的形式向双频透射阵列(2)辐射，使其在口径上产生合适的场分布，以形成所需的赋性波束。双频透射阵列(2)包含双频透射阵列单元。每个单元的透射相位都可以独立调控，通过改变每个单元的几何参数可以实现相应相移，再利用光栅的极化选择性进行透射单元的棋盘排布，从而在整个双频透射阵口径面上形成非对称聚焦所需相位分布，实现非对称双频聚焦。其中所述双频透射阵列(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有非对称传输功能的双频段微波天线，其特征在于，包括馈源(1)和位于馈源下方的双频透射阵列(2)；所述双频透射阵列(2)依次由金属薄层(21)、介质层(22)、金属薄层(23)、介质层(24)和金属薄层(25)组成；所述金属薄层(21)与金属薄层(25)为相互垂直的金属光栅，通过交叉分布的方式排布，实现对电磁波的方向调控；所述金属薄层(23)由金属谐振结构组成，实现对两个工作频段的独立相位调控。2.根据权利要求1所述的具有非对称传输功能的双频段微波天线，其特征在于，所述馈源(1)为喇叭天线。3.根据权利要求1所述的具有非对称传输功能的双频段微波天线，其特征在于，所述金属薄层(23)为单个图案的金属谐振结构，包括：一个圆孔、两个在圆孔中的大小C型开口谐振器环和位于两个C型开口环谐振器环中间的一个环槽。4.根据权利要求1所述的具有非对称传输功能的双频段微波天线，其特征在于，所述金属薄层(21)、金属薄层(23)和金属薄层(25)的材料为铝、金、银、铜或铬的任意一种。5.根据权利要求1所述的具有非对称传输功能的双频段微波天线，其特征在于，所述具有非对称传输功能的双频段微波天线实现非对称双频聚焦采用优化算法：(1)利用双频透射阵列单元实现对两个预设频段的相位独立调控，通过相互垂直的光栅进行极化选择的特点，使得双频透射阵列单元和旋转90
°
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄奕嘉，李玲，唐紫依，
申请(专利权)人：四川师范大学，
类型：发明
国别省市：