[发明专利]一种方向性可控的微波天线

说明书

本发明公开了一种方向性可控的微波天线，所述微波天线为定向天线，其包括馈源、电导体和天线罩；所述电导体为平板状；所述馈源通过侧壁贴放在所述电导体表面上；所述天线罩扣装在所述电导体上；所述天线罩的纵截面为以所述馈源中心为圆心的半圆环形结构；本发明能够实现电磁波的单个或多个特定方向的辐射及接收，调节电磁波向任意指定方向传播，结构简单、尺寸小、可靠性强，易于应用。

技术领域

本发明涉及一种微波天线，具体为一种方向性可控的微波天线。

背景技术

在微波应用领域，如通信、探测、遥感、航空航天、医疗等领域，电磁波的发射和接收，有时需要针对某一个或某几个所需特定方向具有强辐射功率，而对于其它方向则不需要辐射或只需要极小的辐射功率。也就是说需要天线具有好的方向性和较大的前向增益，以利于天线更好的抗外部干扰，并增加功率利用率。传统的定向天线如喇叭天线等由于存在小张角与天线尺寸间的矛盾，因此给应用带来了一定的限制。中国专利申请CN102655271A提出应用微带天线来获得定向天线，其公开的这种天线具有无法控制波瓣宽度、且无法选择性的进行任意方向辐射的缺陷；中国专利申请CN102790288A提出引入电磁超材料并应用两次反射的方式，进行电磁波传输路径的控制来获得对某一方向的定向辐射的定向天线，其公开的这种天线同样无法实现多特定方向、任意波瓣宽度、以及各方向辐射强度可控的要求。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种尺寸小、辐射方向和波束宽度可控的方向性可控的微波天线。

本发明的技术手段如下：

一种方向性可控的微波天线，所述微波天线为定向天线，其包括馈源、电导体和天线罩；所述电导体为平板状；所述馈源通过侧壁贴放在所述电导体表面上；所述天线罩扣装在所述电导体上；所述天线罩的纵截面为以所述馈源中心为圆心的半圆环形结构；

进一步地，通过调整所述天线罩各点的介电常数和磁导率来获得不同的天线方向性；

进一步地：

所述天线罩上各点的介电常数在柱坐标系下的表示形式为：

所述天线罩上各点的磁导率在柱坐标系下的表示形式为：

其中εr'为所述天线罩上(r,θ,z)点对应的介电常数、μr'为所述天线罩上(r,θ,z)点对应的磁导率、n为预设参数，用以控制波束的压缩程度，其取值范围为(0,2)、k为预设参数，用以控制波束的偏转角度，其取值范围为(-π/2，π/2)、a为天线罩的内半径、b为天线罩的外半径、(r,θ,z)为天线罩上各点在柱坐标系下以馈源中心为原点的坐标、对于z变量的不同取值，天线罩上各点的介电常数和磁导率的表示形式相同；

进一步地，根据所需天线方向性对所述天线罩划分相应数量的区域；通过调整所述区域各点的介电常数和磁导率来获得不同的天线方向性；

所述区域上各点的介电常数在柱坐标系下的表示形式为：