[发明专利]一种基于人工电磁材料的宽带法布里-珀罗谐振腔天线

说明书

本发明公开了一种基于人工电磁材料的宽带法布里‑珀罗谐振腔天线，该天线由波导馈源(1)，金属地(2)和上层部分反射面(3)构成；其中，波导馈源(1)是宽带双脊波导喇叭，位于金属地(2)的中心的下面；上层部分反射面(3)由人工电磁材料构成，位于金属地(2)上面。本发明具有工作频带宽，增益高，远场定向性好，副瓣电平低，尺寸小，低剖面和易于加工等优点，在基站与卫星通信方面均有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于人工电磁材料的宽带法布里-珀罗谐振腔天线，属于天线和人工电磁材料领域。

背景技术

近年来，随着天线技术的迅猛发展，法布里-珀罗谐振腔天线因其低剖面，高增益，设计简单，效率高等优势获得了众多研究人员的青睐。同时宽带法布里-珀罗谐振腔天线一直是最近的研究热点，现如今，通过使用优化算法，应用梯度介电常数，使用透镜部分反射面和异形金属地等方式可以实现宽带法布里-珀罗谐振腔天线。但是基于这些设计的天线带宽有限，有些方式比较复杂不利于天线的实际应用。

人工电磁材料，是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期或非周期性地排列，或者植入到基体材料体内(或表面)所构成的一种人工材料。可以使用单一结构的电磁特性表征结构周期排列后的特性。在天线领域得到了广泛的应用，有效提升了天线的各种性能。

本发明设计了一种具有梯度介电常数的非旋转对称的部分反射面，并且反射面由四个不同介电常数的区域组成。利用人工电磁材料的特性，可以在一种材料上实现了四种不同的介电常数。部分反射面可以由一种材料整体加工得到，简化了加工难度，同时实现了天线的超宽带。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于人工电磁材料的宽带法布里-珀罗谐振腔天线，以解决传统法布里-珀罗谐振腔天线的带宽问题。

技术方案：本发明的一种基于人工电磁材料的宽带法布里-珀罗谐振腔天线由波导馈源，金属地和上层部分反射面构成；其中，波导馈源是宽带双脊波导喇叭，位于金属地的中心的下面；上层部分反射面由人工电磁材料构成，位于金属地上面。

所述上层部分反射面由五层相同的反射面叠加组成。

所述上层部分反射面具有梯度介电常数，反射面中心介电常数高，边缘介电常数低。

所述上层部分反射面的梯度介电常数有四种值，分成四个区域，每个区域的介电常数不同。

所述上层部分反射面的四个区域是非旋转对称结构。

所述上层部分反射面的梯度介电常数的四种值由四种不同的结构实现。

所述上层部分反射面的四种不同的结构加工在同一种介质上。

所述上层部分反射面上设有多个通孔，外围区域孔径最大。

所述上层部分反射面的形状设计成非旋转对称结构上层部分反射面分为四个区域，从里到外分别是第一区、第二区、第三区和第四区；其中第一区的外轮廓是椭圆形；第二区的外轮廓是椭圆形；第三区的外轮廓是椭圆形；第四区的外轮廓是圆形。

所述上层部分反射面具有梯度介电常数，其中四个区域第一区介电常数介于9-13；第二区介电常数介于6-9；第三区介电常数介于4-6；第四区介电常数介于1-4。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明提出了一种基于人工电磁材料的宽带法布里-珀罗谐振腔天线，与传统法布里- 珀罗谐振腔天线相比，具有超宽带3-dB增益带宽。

2、本发明所使用的非旋转对称的部分反射面，有效的提高了天线的增益，拓宽了天线的 3-dB增益带宽。

3、本发明使用人工电磁材料替代传统商业材料，从而实现了更多样化的介电常数，使部分反射面的设计优化有了更多的可能性，最终实现超宽带与高增益。