[发明专利]宽带低剖面小型化AMC腔体单极子天线

说明书

本发明涉及一种宽带低剖面小型化AMC腔体单极子天线，包括单极子天线、寄生结构、宽带AMC结构、金属腔体，单极子天线安装在腔体侧壁上，寄生结构位于单极子天线两侧，与腔体开口面平齐放置，宽带AMC结构为加空气层的方形贴片型AMC结构，其位于单极子天线与腔体底面之间，在介质基板上面印制正方形阵列，介质基板与腔体底面之间为空气层。本发明通过将单极子与寄生结构放置在腔体侧壁上，实现天线宽带内的宽波束覆盖，有效利用了腔体空间，实现了天线的小型化与轻量化；而且，基于宽带AMC结构，在保持腔体单极子天线32％带宽的条件下，将天线的剖面降低了40％，整个天线在小尺寸腔体内具有良好的阻抗和辐射特性。

技术领域

本发明涉及宽带低剖面小尺寸腔体内的腔体天线领域，特别是涉及一种基于AMC(人工磁导体)结构的宽带低剖面小型化腔体单极子天线。

背景技术

在宽带探测和定位中，要求天线具有宽波束和中等增益以及适合的方向图覆盖，同时希望天线在电性能的要求下小型化和轻量化。腔体天线因其增益高、方向图稳定、后瓣辐射小等优势成为一种新的天线形式选择。根据激励源的形式，可将腔体天线分为：偶极子腔体天线、单极子腔体天线、螺旋腔体天线、缝隙腔体天线等。腔体天线的腔体尺寸通常较大，在一个波长左右。但安装在复杂载体平台中，受平台尺寸的限制，腔体往往开口尺寸和高度受限，本发明对小尺寸腔体进行研究，采用单极子腔体天线，腔体开口尺寸小于0.5个波长。

常用的降低天线剖面的方法主要有采用加载技术和结合超材料结构两种。天线加载常采用短路加载或者阻抗加载等技术，使天线在低频谐振降低最低工作频率实现小型化和低剖面的目标，但是他们也有各自的问题，加工精度要求较高、带宽较窄或对天线的辐射效率和增益的影响较大。结合超材料一般是通过超表面，通过天线与超表面之间的耦合增强天线的带宽，改善场分布，扩大有效口径。相较而言，使用超表面降低天线的剖面更利于保证天线性能。

将超材料单元周期性或非周期性地排列在二维平面内，即形成超表面。超表面具有相位可调制的特性，能够在很小的尺寸范围内实现对电磁波极化、传播的调控，具有物理尺寸小、高度低、低损耗等优点，适用于隐身材料、微波器件和天线的小型化，在低剖面天线设计上也具有广泛的应用前景。AMC作为超表面的一个分支，具有同相反射的特性，即能够使电磁波的反射波与入射波同相。为了天线具有良好的定向辐射，腔体天线的激励源需距离腔底四分之一波长的距离，因为这样天线向腔底辐射的电磁波经过腔底反射以及路过的距离，在腔体口面上的相位与天线向前辐射的电磁波相位相同。为了降低天线的剖面，将AMC应用到腔体天线上，能够在非常靠近天线的情况下使天线定向辐射，同时不影响其辐射特性。

常见的AMC结构主要有蘑菇型AMC结构、共面紧凑型AMC结构、方形贴片型AMC结构和耶路撒冷型AMC结构。传统的AMC结构带宽较窄，一般在百分之十左右，不能满足天线的宽带的要求，很多新型AMC结构能够展宽AMC带宽，但是设计或加工复杂。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种宽带低剖面小型化AMC腔体单极子天线，在小尺寸的腔体开口尺寸内，在保证单极子天线宽带宽波束覆盖的基础上，使天线具有良好的辐射特性，同时对天线进行小型化，减小天线重量，更进一步，通过宽带AMC结构有效降低天线的剖面。

技术方案

一种宽带低剖面小型化AMC腔体单极子天线，其特征在于包括单极子天线、寄生结构、宽带AMC结构、金属腔体和馈电同轴线五部分；

所述单极子天线整体呈方环状，一角外侧切平，安装在腔体侧壁上，与腔体开口面平齐放置；

所述寄生结构整体呈三角条状，两个寄生结构对称放置在单极子天线两侧，与腔体开口面平齐放置；寄生结构不与金属腔体接触；