[发明专利]采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线

说明书

本发明公开了一种采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线，包括介质基片、半开放式SIW喇叭天线、平面伦伯透镜天线和空气阻抗匹配单元；介质基板包括一体设置的矩形板和圆形板；半开放式SIW喇叭天线设在矩形板上，包括SIW上层金属壁、SIW下层金属壁、喇叭形金属通孔阵列和共面波导；SIW上层金属壁设有关于对称轴X对称的等腰三角形缺口，底边连接圆形板；平面伦伯透镜天线设在圆形板上。空气阻抗匹配单元设置在位于半开放式喇叭形SIW腔内的矩形板上，包括若干个空气孔，能够实现SIW和平面伦伯透镜之间的阻抗匹配。本发明将半开放式SIW喇叭天线充当平面伦伯透镜天线的馈源。然后，通过等腰三角形缺口和三阶过渡空气孔，实现阻抗匹配。

技术领域

本发明涉及一种平面伦伯透镜天线，特别是一种采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线。

背景技术

伦伯透镜天线可将一侧的柱面波或球面波转换为另一侧的平面波，具有低副瓣、高增益、宽频带、指向性高等优点而被广泛应用。

传统的球形结构伦伯透镜天线尺寸与重量较大，不易与馈电网络相结合，通过多层介质球壳以近似满足其渐变折射率，带来阻抗失配，降低伦伯透镜天线的辐射效率。

采用周期或非周期结构的超材料单元，按照一定的规律排列设计而成的平面伦伯透镜天线，可大幅度地降低传统球形结构伦伯透镜天线所带来的问题。

然而，馈源与伦伯透镜彼此分离，这会影响电磁能量在两者之间传播的连续性，同样造成一定的阻抗失配，对天线的工作带宽以及效率产生影响。

现有平面伦伯透镜天线，由于馈源与伦伯透镜之间的阻抗特性和辐射特性的双重调控；分体设计由于中间有空气，会产生阻抗失配，因此导致工作带宽较窄以及效率较低。

因此，急需设计一种一体化的平面伦伯透镜天线，具有很高的学术价值以及实用意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线，该采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线将半开放式SIW喇叭天线充当平面伦伯透镜天线的馈源。然后，通过等腰三角形缺口和三阶过渡空气孔，实现阻抗匹配。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用半开放式SIW喇叭天线作馈源的平面伦伯透镜天线，包括介质基片、半开放式SIW喇叭天线、平面伦伯透镜天线和空气阻抗匹配单元。

介质基板呈乒乓球拍状，包括一体设置的矩形板和圆形板，矩形板的宽度小于圆形板的直径，矩形板具有平行于自身长边的对称轴X，且对称轴X过圆形板的圆心。

半开放式SIW喇叭天线设置在矩形板上，包括SIW上层金属壁、SIW下层金属壁、喇叭形金属通孔阵列和共面波导。

SIW上层金属壁和SIW下层金属壁分别印刷在矩形板的上表面和下表面。其中，SIW上层金属壁设置有关于对称轴X对称的等腰三角形缺口，等腰三角形缺口的底边朝向圆形板。

喇叭形金属通孔阵列设置在矩形板中且关于对称轴X对称，包括相连接的平行金属通孔阵列和八字形通孔阵列，八字形通孔阵列分别邻近等腰三角形缺口的两个腰设置，等腰三角形缺口的顶点位于平行金属通孔阵列之间。

SIW上层金属壁、SIW下层金属壁和喇叭形金属通孔阵列共同构成半开放式喇叭形SIW腔。

共面波导用于向半开放式喇叭形SIW腔馈电。

平面伦伯透镜天线设置在圆形板上，包括分别印刷在圆形板上表面和下表面上的上层金属贴片阵列结构和下层金属贴片阵列结构。

空气阻抗匹配单元设置在位于半开放式喇叭形SIW腔内的矩形板上，包括若干个空气孔，能够实现半开放式SIW喇叭天线和平面伦伯透镜天线之间的阻抗匹配。