[发明专利]金属柱透镜加载的高增益渐变槽线天线

说明书

本发明公开了一种金属柱透镜加载的高增益渐变槽线天线，包括介质基板，介质基板的正面设置有两片金属贴片，两片金属贴片之间形成一个喇叭形开口，且喇叭形开口的两端分别位于介质基板相对的一组侧边上，喇叭形开口的最小端为槽线端，喇叭形开口的最大端为辐射末端，槽线端与辐射末端之间形成的中间缝隙宽度变化区域为辐射段，所述槽线端上设置有微带馈电结构，辐射段靠近辐射末端处设置有若干金属柱单元构成的金属柱透镜结构。该天线的金属柱透镜结构，可以改善天线辐射末端处的相位分布，从而抑制渐变槽线天线在高频段的主瓣分裂现象，提高天线的增益和整体辐射性能。

技术领域

本发明属于天线制造技术领域，特别涉及一种金属柱透镜加载的高增益渐变槽线天线。

背景技术

随着现代无线通信系统大容量、高速率的发展需求，天线作为无线通信系统中不可或缺的前端器件，也要求具有超宽带、高增益、辐射稳定等特性。渐变槽线天线是一种常用的超宽带天线，具有阻抗频带宽、时域特性好、增益高、易于平面集成等优点，因此在时域脉冲系统、宽带相控阵天线系统、超宽带通信系统等领域具有较大应用潜力。但是，渐变槽线天线在阻抗频带的高频部分工作时，有效口径较大，口径面上电磁场的相位分布不均匀，天线方向性图的主瓣会出现凹陷，从而导致渐变槽线天线在主辐射方向上的增益显著降低，使天线辐射性能恶化。

在光学中，利用透镜可以使位于透镜焦点上的点光源辐射出的球面波，经过透镜折射后变为平面波。在渐变槽线天线的辐射区域通过结构设计实现透镜加载，使天线辐射口径上的电磁场相位均匀分布，可以有效抑制天线在高频部分的主瓣分裂现象，提高天线的增益带宽，具有较高的应用价值。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种金属柱透镜加载的高增益渐变槽线天线，该天线可以实现在高频频带工作时辐射口径上的电磁场相位分布更均匀，从而抑制高频时的主瓣分裂现象，提高天线的增益带宽，同时加载的金属柱透镜对天线的低频辐射特性影响较小，有利于提高渐变槽线天线的整体辐射性能。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属柱透镜加载的高增益渐变槽线天线，包括介质基板，所述介质基板的正面设置有两片金属贴片，两片金属贴片之间形成一个喇叭形开口，且喇叭形开口的两端分别位于介质基板相对的一组侧边上，喇叭形开口的最小端为槽线端，喇叭形开口的最大端为辐射末端，所述槽线端与辐射末端之间形成的中间缝隙宽度变化区域为辐射段，所述槽线端上设置有微带馈电结构，所述辐射段靠近辐射末端处设置有若干金属柱单元构成的金属柱透镜结构。

进一步的，所述金属柱透镜结构包括若干等间距排列的金属柱单元，金属柱单元贯穿介质基板。

进一步的，所述金属柱单元两端与介质基板齐平，或金属柱单元的两端分别与金属贴片和微带馈电结构的导带齐平。

进一步的，所述金属柱单元自辐射段至辐射末端数量逐渐增加，且金属柱单元自喇叭形开口的中轴线向两侧数量逐渐减少。

进一步的，所述金属柱透镜结构呈三角形或扇形分布。

进一步的，位于喇叭形开口中轴线两侧最外围的金属柱单元与金属贴片之间留有间隙。

进一步的，所述两片金属贴片形成喇叭形开口的两条曲线为指数形曲线、斜线、二次曲线或分段复合函数曲线，且两条曲线以喇叭形开口的中轴线为轴相互对称设置。