[发明专利]一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线

说明书

技术领域

本发明属于漏波频扫天线领域，具体涉及一种基于间隙波导的低副瓣漏波频率扫描天线。

背景技术

漏波天线具有结构简单，效率高，频率扫描特性较好和方向性较强等优点，在微波以及毫米波频段具有着及为重要的作用，被广泛应用于微波通信、雷达等领域。传统的漏波天线虽具有以上优点，但也存在着各种问题，如基于封闭式波导结构的漏波天线体积庞大，加工成本高，难于集成，愈发难以满足各类电子和通信系统对天线小型化、平面化以及集成化的要求。而基于微带，共面波导等结构的漏波天线，由于微带的开放式结构，会产生表面波模式和寄生模式，影响天线性能，尤其在高频工作时，具有损耗大，效率低等问题，因此不适合现在通信系统向高频方向发展的要求。另外，还有基于基片集成波导结构的漏波天线，随着工作频率的提高，介质损耗增大，影响天线性能。

文献1(P.S.Kildal,E.Alfonso,A.Valero-Nogueira and E.Rajo-Iglesias,"LocalMetamaterial-Based Waveguides in Gaps Between Parallel Metal Plates,"in IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters,vol.8,no.,pp.84-87,2009.)提出了间隙波导这一新型结构，和其他传输结构相比，间隙波导具有宽带，低损耗，高度集成，制造简单等优势，在微波尤其是毫米波波段等高频领域具有广阔的应用前景。将间隙波导和漏波天线相结合，不仅具有上述传统漏波天线的优势，又能克服它们的不足，不失为一种新思路。

文献2(Mladen Vukomanovic,Jose-Luis Vazquez Roy,Oscar Quevedo-Teruel,Eva Rajo-Iglesias,and Zvonimir Sipus,“Gap Waveguide LeakyWave Antenna,”IEEETrans.Antennas Propag.,vol.64,no.5,pp.2055–2060,May.2016.)通过在间隙波导一侧放置一排相同高度的金属柱，实现了漏波天线，但未提出实现低副瓣的方法。

由上可知，现有技术虽然实现了基于间隙波导的漏波天线设计，但上述文章及现有公开的文章专利中均未提及基于间隙波导的漏波天线降副瓣的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线，适用于微波和毫米波波段。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线，包括上层金属板、中间空气层和下层槽型波导，所述上层金属板和下层槽型波导相互平行，二者之间设置中间空气层，其中上层金属板的一侧设置与其垂直的第一金属板,下层槽型波导的一侧设置与其垂直的第二金属板，第一金属板在底面的投影与第二金属板重合；

下层槽型波导在其延伸方向上设置相互平行的二维周期性EBG结构和一排不同高度的金属柱，其中一排不同高度的金属柱靠近第二金属板，二维周期性EBG结构和一排不同高度的金属柱之间的间隙尺寸介于二分之一个波长和一个波长之间，所述二维周期性EBG结构为非辐射侧，一排不同高度的金属柱为辐射侧。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1)本发明的基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线，通过控制辐射侧的金属柱高度，可以得到较低的天线副瓣，同时天线效率高，在整个工作频段内效率可达75％以上；2)本发明的基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线，为全金属结构，损耗低，性能稳定，耐压抗磨；3)本发明的基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线结构简单，成本低，易于实现，整个研发周期较短。

附图说明

图1是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线的结构图，其中图(a)为三维图，图(b)为分层结构图。

图2是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线的辐射侧金属柱侧视图。

图3是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线单个金属柱结构图。

图4是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线辐射侧金属柱高度曲线。

图5是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线仿真的反射系数和传输系数图。

图6是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线随频率变化的辐射方向图。

图7是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线随频率变化的增益曲线图。

图8是本发明一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线随频率变化的副瓣曲线图。