[发明专利]基于微波表面等离激元的频率扫描天线

说明书

本发明公开了基于微波表面等离激元设计的高性能宽角域频率扫描天线，不同于传统的频率扫描天线，而是通过在介质表面刻蚀不同的金属单元结构，将电磁波耦合为微波表面等离激元，在微波表面等离激元的传导过程中将其辐射出去。本发明基于微波表面等离激元设计的高性能宽角域频率扫描天线，采用印刷电路板技术制成，亚波长厚度、平面结构，具有扫描角域宽、扫描角线性分布、可设计性强等优点，可用于工程实践。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及基于微波表面等离激元的频率扫描天线。

背景技术

天线在无线通信设备中主要完成：一、能量转换功能；二、定向辐射(或接收)功能。随着无线电技术的飞速发展以及无线电设备应用场合的日益扩展，出现了各种用途、种类繁多的天线，频率扫描天线便是其中一种。频率扫描天线中波的相位是频率的函数，所以波束指向角随工作频率的少量改变而有规律地大范围改变，简称频扫天线，主要用于高数据率三坐标雷达。

现有频扫天线常见形式有漏波天线、频率扫描阵列天线等。漏波天线主要以波导隙缝的形式实现，结构多样，却非常复杂，体积庞大、加工精度要求高、扫描角域窄；频率扫描阵列天线的实现主要依赖于慢波线，通过开隙缝的形式将慢波线中的能量耦合到空间中。慢波线结构复杂，加工精度要求高，且隙缝对其耦合效率影响较大。

发明内容

本发明实施例提供了基于微波表面等离激元的频率扫描天线，可以解决现有技术中存在的问题。

一种基于微波表面等离激元的频率扫描天线，所述频率扫描天线从下至上依次包括底部接地板、底部介质基板、中央接地板、中央介质基板、金属单元和顶部介质基板，所述金属单元还与位于所述中央介质基板一端的同轴端口电性连接；所述金属单元刻蚀在所述中央介质基板的顶面上，所述金属单元包括电性连接的梳齿状金属结构和单边张口喇叭状金属结构，所述梳齿状金属结构用于耦合与传导微波表面等离激元，所述单边张口喇叭状金属结构用于辐射微波表面等离激元，每一个所述单边张口喇叭状金属结构与多个所述梳齿状金属结构位置对应，并形成一组金属单元结构，一个所述频率扫描天线上具有43个所述金属单元结构，且所述金属单元结构均工作在X波段。

优选地，所述中央接地板覆盖在所述中央介质基板底面上，且所述中央接地板的尺寸小于所述中央介质基板的尺寸。

本发明实施例中基于微波表面等离激元设计的高性能宽角域频率扫描天线，不同于传统的频率扫描天线，而是通过在介质表面刻蚀不同的金属单元结构，将电磁波耦合为微波表面等离激元，在微波表面等离激元的传导过程中将其辐射出去。本发明基于微波表面等离激元设计的高性能宽角域频率扫描天线，采用印刷电路板技术制成，亚波长厚度、平面结构，具有扫描角域宽、扫描角线性分布、可设计性强等优点，可用于工程实践。

本发明的技术效果如下：

1、采用印刷电路板技术制成，平面结构、工艺简单、造价低，亚波长厚度、易共形；

2、具有扫描角域宽、扫描角线性分布、波束窄、增益高等优点。

3、通过调节金属单元结构尺寸、周期，可以改变频扫天线的工作频段、带宽、增益、扫描角度等特性，可实现任意带宽、任意角度的波束扫描。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于微波表面等离激元的频率扫描天线的纵向切面结构示意图；

图2为图1中频率扫描天线除去顶部介质基板的俯视结构示意图；

图3为图1中频率扫描天线除去底部接地板和底部介质基板的仰视结构示意图；