[发明专利]基于透波增强特性的双频口径耦合微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及Ku波段通信领域，具体涉及一种高增益、窄波束的双频口径耦合微带天线。 

背景技术

近年来，亚波长结构的透波增强特性受到了人们的关注，成为光电领域研究的一大热点。由于透波增强特性的异常传输效应完全颠覆了Bethe理论的限制，因而在光学器件的设计领域得到了广泛的运用。而其在微波波段的应用研究才刚刚起步，目前主要集中在喇叭天线的设计领域。 

2004年，M.Beruete小组率先将透波增强特性应用于微波波段喇叭天线的设计中。他们在喇叭天线辐射口径的两侧对称地刻蚀凹槽，将透波增强特性引入天线的设计中，建设性的将天线的增益提高了14dB，并将天线半功率波瓣宽度减小至13°。在随后的2006年，该小组通过增加铝板的厚度，使喇叭天线工作在不同模式，获得双频特性。同时，他们还在铝板上刻蚀两组不同周期的凹槽，设计出一款高增益、窄波束的双频喇叭天线。2007年，他们采用在凹槽内部填充ε_γ＞1的介质材料的方法，缩小了喇叭天线的尺寸。 

2009年，Koray Aydin等人通过使用开口谐振环(SRR，Split-Ring-Resonator)，将喇叭天线的增益提高了3dB，显示出良好的效果。2011年，Filiberto Bilotti小组在辐射孔径处放置“双-欧米伽”阵子，将天线的增益提高了17dB。 

中科院成都光电研究所Cheng Huang等人通过在喇叭天线辐射口径两侧对称的刻蚀数组凹槽，成功的降低了天线的HPBW，同时还将天线的增益提高了11dB。2009年，他们设计出一款双馈电喇叭天线，研究透波增强特性对天线互耦度的影响。实验证明，通过在两个辐射口径之间对称的刻蚀凹槽，能够有效调制表面等离子体的传输，进而改变了天线的表面电场分布。在将天线的增益提高4dB的同时，还将天线互耦度降低到-40dB。同年，该课题组设计一款2*8阵列的狭缝天线，将透波增强特性与高阻抗结构结合起来，将天线的增益提高了23.1dB，同时将天线的旁瓣和后瓣分别减小6dB和10dB。 

目前，国内外专家学者对于透波增强特性在喇叭天线领域的应用研究，取得了诸多可喜的成果，证明了透波增强特性在天线领域的应用潜力。但是，由于喇 叭天线不能满足现代通信系统在小型化、集成化上的技术要求，使得设计基于透波增强特性的微带天线具有重要意义。 

发明内容

本发明的目的是公开了一种双频口径耦合微带天线，通过将透波增强特性引入口径耦合天线的设计中，得到高增益、窄波束的新型微带天线。 

本发明的技术方案如下： 

本发明公开了一种基于透波增强特性的双频口径耦合微带天线，包括有辐射基板、馈电基板和双频褶皱铝板。本发明具有高增益、窄波束、低剖面等特点，符合目前市场上Ku波段通信系统对双频天线的技术要求。 

本发明公开了的基于透波增强特性的双频口径耦合微带天线，包括有辐射基板、馈电基板以及双频褶皱铝板。其中，顶部介质基板上印刷辐射单元，称为辐射介质基板；底部介质基板印刷馈电线，称为馈电介质基板。被夹在两块平行的介质基板中间的双频褶皱铝板起到地板的作用。 

其次，所述辐射基板上的辐射贴片为正方形金属，金属上刻蚀S形缝隙，用以获得双频特性。所述双频褶皱铝板在E面中心处开狭长小缝，使得电磁场可以由馈电线耦合进入辐射贴片；在垂直于E面方向刻蚀两组周期凹槽，使得在E面的电磁场可以被调制。该褶皱铝板上刻蚀的周期凹槽，其结构参数满足本发明提出的经验公式。 

附图说明

为更清楚的说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需使用的附图做一些简单的介绍。以下描述附图中涉及的只是本发明的一个实施例，对于本领域的一般技术人员，根据本发明的思想，在不付出任何创造性劳动的前提下，可以根据这些附图得到不同的具体实施方式。 

图1本发明的实施例一种双频口径耦合微带天线结构示意图； 

图2本发明的实施例一种双频口径耦合微带天线辐射贴片示意图； 

图3本发明的实施例中双频褶皱铝板俯视图(a)及前视图(b)； 

图4本发明的实施例双频口径耦合微带天线S11曲线图； 

图5本发明的实施例双频口径耦合微带天线远场方向图与对比本发明实施例的传统口径耦合微带天线在13GHz处仿真及实测方向图； 

图6本发明的实施例双频口径耦合微带天线远场方向图与对比本发明实施例的传统口径耦合微带天线在16.5GHz处仿真及实测方向图。 

具体实施方式