[发明专利]宽带小型化法布里-珀罗谐振腔天线

说明书

本发明公开了一种基于正六边形单元的宽带高增益法布里‑珀罗谐振腔天线，其包括上层中下三层介质基板(2，4，7)，且通过低介电常数尼龙框(9)固定为一体。该上层介质基板的上下分别为上反射表面(1)和下反射表面(3)，三者形成部分反射表面结构；该中间层介质基板的下表面为寄生贴片(5)，两者形成辐射体；该底层介质基板的上表面为金属地板(6)，下表面为渐变型微带馈线(8)，三者形成馈源，该部分上下反射表面(1，3)均采用周期性排列的正六边形单元，这些单元沿着正六边形三条相邻边的中垂线方向排列；金属地板上刻有两条用于拓宽阻抗带宽的矩形缝隙。本发明拓宽了天线的带宽，提高了增益，可用于卫星通信以及雷达系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，更进一步涉及一种法布里-珀罗谐振腔天线，可用于卫星通信以及雷达系统。

背景技术

随着现代以及下一代通信、电子对抗等技术的迅猛发展，天线的作用变的越来越重要。在机载天线，远程传输以及基站天线等领域，人们往往需要天线在某一个特定方向的接发无线电信号能力要特别强，因此对于高增益定向性天线的要求也在不断提高。同时，小型化、轻型化是现代科技发展的一个必然趋势，天线也不例外。传统高增益天线，如微带阵列天线、透镜天线、波导喇叭天线以及反射阵列天线等，虽然其可以提供理想的高增益，但庞大的体积、复杂的设计和加工、高昂的造价使得他们的使用受到了一定的限制。而法布里-珀罗谐振腔天线作为高增益天线的一种，其在小型化、高效率、装配灵活性等方面具有明显的优势，因此受到了国内外天线领域的广泛关注。但由于法布里-珀罗谐振腔天线属于腔体天线，其3dB增益带宽仍然很窄，因此如何在拓宽法天线的3dB增益带宽的同时又使天线更加小型化便成了法布里-珀罗谐振腔天线领域的一个研究的方向。

通常法布里–珀罗谐振腔天线由馈源、金属地板和部分反射表面三部分组成。部分反射表面与金属地板之间会形成一个谐振腔，从馈源辐射出去的电磁波会在谐振腔内反射，而经过多次反射的电磁波则在部分反射表面外表面上实现同相位叠加，从而提高馈源天线的增益。但由于法布里–珀罗谐振腔天线属于腔体天线的一种，所以其3dB增益带宽较小且体型普遍较大，因此如何在使天线小型化的同时又拓宽其增益带宽也是对设计者的一种挑战。

针对以上问题，研究人员提出不少解决方法。例如K.Konstantinidis,A.P.Feresidis,and P.S.Hall在IEEE Trans.Antennas Propaga.,vol.63,no.1,pp.423–427,Jan.2015期刊上发表的论文Broadband Sub-Wavelength Profile High-GainAntennas Based on Multi-Layer Metasurfaces中提出了一款工作在13-14.6GHz频段内的宽带高增益法布里-珀罗谐振腔天线。其馈源采用缝隙天线，部分反射表面总共有三层。部分反射表面所在介质基板两侧分别印刷正方形贴片与蚀刻正方形环，以产生一个正斜率的相位梯度，提高天线的增益带宽。但这种采用多层部分反射表面的法布里-珀罗谐振腔天线带宽并不宽且体型较大。实验表明，该天线在工作频率范围内只有14％可达到3dB的增益带宽，且其口径面高达16λ₀²。这种以增大天线的口径尺寸为代价来拓宽天线的增益带宽，不仅增大了天线的功率损耗，而且降低了天线的实用性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种宽带小型化法布里-珀罗谐振腔天线，以提高法布里-珀罗谐振腔天线的增益带宽，减小天线的口径面尺寸。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：