[发明专利]一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线

说明书

本发明涉及微波天线技术领域，具体涉及一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线，包括第一介质基板、第二介质基板、表面波波导部分、高阻抗表面部分和表面波激励器部分。本发明的平板端射天线，利用表面波波导和高阻抗表面分别对于表面波的传导与抑制功能实现了端射效果，具有良好的辐射增益、前后比以及增益平坦度等特性；本发明能够激励起表面波波导内的两个谐振模式，采用了具有宽阻带特性的高阻抗表面，实现了端射天线的宽带功能，相对中心带宽达到33.5％；本发明实现了平板天线的端射辐射性能和宽带阻抗带宽功能，结构简单、易于实施与集成，能有效增强雷达、通信、遥感遥测、电子对抗等应用中天线的性能。

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，具体涉及一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线。

背景技术

由于具有强方向性和高增益等优点，平板端射天线在当代军事与民用应用中显示了良好的性能并发挥着重要的作用。传统的平板端射天线主要包括有平板偶极子阵列、八木偶极子阵列，对数周期偶极子阵列、Vivaldi天线以及其他的一些设计，这些设计或因其阻抗带宽很窄，或因其在带宽内辐射增益平坦度较差，在实际应用中往往受到诸多限制。因此，拓宽天线的阻抗带宽并且保证带宽内的增益平坦度是平板端射天线研究与设计的难点，并且具有非常重大的现实意义。

近年来，利用表面波技术的平板端射天线逐渐吸引研究者们的注意。电磁表面波是一种附着在两种传输煤质之间表面的特殊波，在偏离表面方向上呈指数衰减。文献“Horizontal Dipole Located Close to Ground Plane With Bidirectional EndfireRadiation，(Mei Li，Shao-Qiu Xiao，Jiang Xiong and Bing-Zhong Wang，IEEE Antennasand Wireless Propagation Letters，2014， 13:1144-1147)”通过将水平偶极子放置在周期表面波波导之上提出了一种具有双端射辐射性能的平板天线。所设计的表面波波导能够激励其TE模式的表面波并在波导两侧的不连续处产生辐射，从而形成双端射方向图。然而，该设计的弊端是无法形成单向端射方向图，并且天线的阻抗带宽很窄，很难满足大多数实际应用的需求。

文献“A Yagi-Uda Plasma Monopole Array，(F.Sadeghikia，F.Hodjat-Kashani，J. Rashed-Mohassel，A.A.Lotfi and J.Ghayoomeh-Bozorgi，Journal ofElectromagnetic Waves and Applications，2012，26:885-894)”提出了一种基于表面波的八木单极子阵列天线，其可以在保证天线的增益与方向性几乎不变的前提之下通过改变等离子体单极子的激励功率实现天线谐振频率的重构(重构范围为中心频率的0.6倍频到1.6倍频)，从而展宽该端射天线的工作带宽。然而，该天线较高的设计复杂度以及宽带实现方式成为了其在实际应用中的障碍。

从上述文献中可以看出，宽带平板端射天线在实际应用具有非常重要的研究意义与价值，因此需要在设计简单的基础之上大幅展宽平板端射天线的带宽。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线的设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：