[发明专利]基于spoof传输线和谐振单元的宽频带漏波天线

说明书

主要工作是提出了一种基于spoof SPPs传输线和SRR谐振单元的宽频带漏波天线，其通过采用微带线与spoof SPPs传输线转换方式实现宽频带高效率转换，加载SRR谐振单元进行馈电实现频率扫描。本章中对spoof SPPs单元结构色散特性、微带线与spoof SPPs传输线转换结构及其匹配性能、加载SRR阵列的天线整体辐射性能进行分析与讨论。如附图所示。所设计的天线在4‑16GHz频段内满足S₁₁‑10dB，在4.5‑14GHz频段内平均增益约为12.3dBi，其中最大增益达到15.3dBi，频段内平均辐射效率达到80％以上。同时，还具有良好的频率扫描特性，扫描范围在5.5到10.5GHz，扫描宽度达到110°。该天线为二维平面结构，具有结构紧凑、宽频带频率扫描、高辐射效率和易于加工等优点，提高了毫米波频段无源天线实用性。

技术领域

本发明涉及主要工作是提出了一种基于spoof SPPs传输线和SRR谐振单元的宽频带漏波天线，通过采用微带线与spoof SPPs传输线转换方式实现宽频带高效率转换，加载SRR谐振单元进行馈电实现频率扫描。

背景技术

近几十年以来，由于毫米波频段器件小型化和易于集成的需求，开口谐振环(SRR，Split Ring Resonator)作为左手材料中的一种基本单元，被广泛应用于微波毫米波频段无源器件以实现提升性能的目的。开口谐振环最初被视作磁谐振单元，SRR周期性排列所组成的阵列具有很强的磁谐振，当阵列馈入激励时，谐振环就会产生磁响应。在微波天线的研究中，利用SRR周期等效左右手复合材料，其收敛特性可以实现天线波束聚焦，进一步提高天线的辐射性能。

发明内容

发明目的：提出了一种基于spoof SPPs传输线和SRR谐振单元的宽带漏波天线，其中采用传统微带线对spoof SPPs传输线进行激励，实现具有结构紧凑、宽频带频率扫描、高辐射效率和易于加工等特点的天线，提高毫米波频段无源天线实用性。

技术方案：本次设计首先分析了spoof SPPs传输线中单元结构参数与色散特性关系，讨论了spoof SPPs传输线的传输特性。紧接着，分析了微带线与spoof SPPs传输线之间的转换过渡方式，并设计了模式转换结构。其次，讨论了SRR 谐振单元特性，对SRR单元进行分析和优化。最后，给出加载SRR阵列的漏波天线的频率扫描特性及其辐射性能。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.所设计的天线在4-16GHz频段内满足S₁₁-10dB，在4.5-14GHz频段内平均增益约为12.3dBi，其中最大增益达到15.3dBi，频段内平均辐射效率达到80％以上。

2.具有良好的频率扫描特性，扫描范围在5.5到10.5GHz，扫描宽度达到110°。

3.该天线为二维平面结构，结构紧凑、具有宽频带频率扫描的功能、拥有高辐射效率，提高了毫米波频段无源天线实用性。

附图说明

图1spoof SPPs单元结构示意图

图2金属条带高度h对色散曲线的影响

图3凹槽深度d对色散曲线的影响

图4凹槽开口宽度g对色散曲线的影响

图5微带线与spoof SPPs传输线转换结构示意图

图6spoof SPPs传输线S参数

图7凹槽深度d变化对传输线S参数的影响

图8凹槽宽度g变化对传输线S参数的影响图

图9基于spoof SPPs传输线和SRR谐振单元的漏波天线结构图

图10(a)SRR谐振单元；(b)左手等效电路；(c)右手等效电路