[发明专利]非对称双人工表面等离激元的和差波束天线

说明书

一种非对称双人工表面等离激元的和差波束天线，由介质基板(1)、以及在介质基板(1)上的共面波导到人工表面等离激元的过渡段(2)、上人工表面等离激元(31)和下人工表面等离激元(32)组成；介质基板(1)两面都有金属导体(4)，且对称分布在介质基板(1)的两面，由金属化过孔(5)连接；上人工表面等离激元(31)和下人工表面等离激元(32)共用一个公用侧边(30)但有不同的色散特性、传输两个不同的模式；在端射方向在不同的频率时，会交替呈现和波束以及差波束；当频率在和波束的频率与差波束的频率之间变化时，波束方向会围绕端射方向扫描。天线在实现和差波束的同时具有馈电简单的特点，减小了馈电损耗。

技术领域

本发明专利涉及一种和差波束天线，尤其是一种非对称双人工表面等离激元的和差波束天线。

背景技术

在定位和追踪应用中，由于差波束的零向附近增益在极窄的角度范围内急剧下降，差波束具有精确定位的作用；和波束与差波束常常结合使用，和波束的高增益特性用于发现目标、判定目标大致方向。现有的天线通常使用两个相同的天线，通过不同的馈电网络实现和波束以及差波束，这样使得馈电网络的结构比较复杂，而且馈电损耗也比较大。

人工表面等离激元(SSPP)是一种在微波或太赫兹频段上的单导体传输线，可以在金属表面产生高束缚的人工表面等离激元模式。由于SSPP具有慢波特性、较强的场束缚能力、较低的中距离传输损耗以及良好的共形能力，在微波元器件的设计，尤其是漏波天线设计中受到广泛关注。同时，基于人工表面等离激元的端射天线通过奇模馈电实现和波束的辐射方向图。

发明内容

技术问题:本发明所要解决的技术问题是提出一种双人工表面等离激元的端射天线，具有端射的和波束以及差波束，具有简单的馈电结构。

技术方案：本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

该天线包括介质基板、以及在介质基板上的共面波导到人工表面等离激元的过渡段、上人工表面等离激元和下人工表面等离激元；介质基板两面都有金属导体，且对称分布在介质基板的两面，由金属化过孔连接；过渡段包括顺序设置的馈电段、渐变段、模式转换段三部分；上人工表面等离激元和下人工表面等离激元共用一个公用侧边，上人工表面等离激元和下人工表面等离激元结构上是一体的，但上人工表面等离激元和下人工表面等离激元传输的两个不同的模式；上人工表面等离激元和下人工表面等离激元的长度一样；上人工表面等离激元包括上相移段和上辐射段，上相移段由多个上周期单元组成；下人工表面等离激元有下相移段和下辐射段，下相移段由多个下周期单元组成；上人工表面等离激元和下人工表面等离激元具有不同的色散特性曲线，使得上人工表面等离激元的辐射场和下人工表面等离激元的辐射场，在端射方向在不同的频率时，会交替呈现和波束以及差波束；当频率在和波束的频率与差波束的频率之间变化时，波束方向会围绕端射方向扫描。

其中

所述馈电段具有任意相位特性，其内边为曲线状，上下对称，对设计频带内的电磁波具有较小的反射系数。

所述的渐变段其内边为曲线状，上下对称，将馈电结构输入的功率平均分为两部分。

所述的模式转换段的内边为曲线状，上下对称，两侧金属之间的开口逐渐张开，将电磁波由共面波导模式转变到人工表面等离激元模式。

所述的上周期单元的周期长度不同于下周期单元的周期长度。

利用两条人工表面等离激元传输线的不同色散曲线，在不同的频率实现和波束、差波束以及波束扫描。