一种漏波天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种漏波天线。

背景技术：

当电磁波沿行波结构传播时，若沿此结构不断地产生辐射，所辐射的波称为漏波，这种产生漏波的结构称为漏波天线；漏波天线是一种行波天线，所谓行波天线指的是，馈入的电磁场会呈现行波状态分布的天线；行波天线一般都需要在终端连接匹配负载，以消除反射波，而由于行波天线中的电磁波呈行波状态，各处反射一般很小，因此行波天线在其输入端的输入阻抗近似于纯电阻，因而一般拥有较宽工作频带；漏波天线便继承了行波天线宽带的特点，并且具有主瓣波束随频率扫描的特性。

天线增益是表征天线辐射性能最重要的参数之一。

现有的提高天线增益的方式有：

1、使用反射地板，反射面通常有理想电导体pec(perfectelectricconductor)和人工磁导体amc(artificialmagneticconductor)，此方式占用较大面积，剖面高，不利于电路的小型化设计。

2、在天线上方加载电磁超表面覆层起部份反射作用，比如电磁带隙结构ebg(eletromagneticbandgap)，由于ebg结构的窄带特性，此类天线的阻抗带宽和增益带宽较窄，并且剖面高。

3、使用透镜进行二次辐射，透镜的引入增加设计难度和体积，天线效率降低，并且不利于系统集成。

4、使用阵列天线，阵列的使用增加面积的同时需要复杂的功分馈电网络，导致损耗的增加，降低天线效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够提高天线增益的漏波天线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种漏波天线，包括介质基板，在所述介质基板表面设有天线主体、天线反射结构和位于介质基板表面相对两端的共面波导转接结构，所述天线主体和天线反射结构均位于两个共面波导转接结构之间，所述天线主体分别与两个共面波导转接结构连接。

本发明的有益效果在于：

通过设置天线主体起到漏波作用，通过设置共面波导转接结构进行激励，以便用于特征阻抗、传输模式以及波数的匹配，通过设置天线反射结构，漏波天线的辐射特性经过天线反射结构的反射之后增益得到正相叠加，从而实现提高天线增益的目的；本方案设计的漏波天线结构简单，无需复杂的馈电网络，且天线传输效率高。

附图说明

图1为根据本发明的一种漏波天线的结构示意图；

图2为根据本发明的一种漏波天线的局部结构示意图；

图3为根据本发明的一种漏波天线的天线测试方向对比图；

图4为根据本发明的一种漏波天线的天线增益测试结果对比图；

标号说明：

1、介质基板；

2、周期表面单元；201、第一金属贴片；202、第二金属贴片；

3、天线第一周期单元；301、第三金属贴片；

4、天线第二周期单元；401、第四金属贴片；

5、共面波导；

6、渐变转接结构。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明提供的技术方案：

一种漏波天线，包括介质基板，在所述介质基板表面设有天线主体、天线反射结构和位于介质基板表面相对两端的共面波导转接结构，所述天线主体和天线反射结构均位于两个共面波导转接结构之间，所述天线主体分别与两个共面波导转接结构连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

通过设置天线主体起到漏波作用，通过设置共面波导转接结构进行激励，以便用于特征阻抗、传输模式以及波数的匹配，通过设置天线反射结构，漏波天线的辐射特性经过天线反射结构的反射之后增益得到正相叠加，从而实现提高天线增益的目的；本方案设计的漏波天线结构简单，无需复杂的馈电网络，且天线传输效率高。

进一步的，所述天线反射结构包括两个以上等间距排列的周期表面单元，所述周期表面单元包括一个第一金属贴片和两个以上的第二金属贴片，两个以上的所述第二金属贴片均位于第一金属贴片的一侧。

由上述描述可知，天线反射结构包括两个以上等间距排列的周期表面单元，能够保证周期表面单元的反射特性，即反射相位随频率变化的特性，在漏波天线的辐射特性经过天线反射结构的反射之后增益得到的正相叠加更加明显，进一步提高天线的增益与带宽。

进一步的，所述第一金属贴片和第二金属贴片的形状均为方形，所述第一金属贴片的宽度与第二金属贴片的宽度相等，所述第一金属贴片的长度大于第二金属贴片的长度。

由上述描述可知，第一金属贴片和第二金属贴片的形状均为方形，第一金属贴片的宽度与第二金属贴片的宽度相等，第一金属贴片的长度大于第二金属贴片的长度，这样的结构设计能够优化周期表面单元的反射特性，即反射相位随频率变化的特性，有利于提高天线增益与带宽。

进一步的，所述第二金属贴片的数量为三个，所述第一金属贴片与其相邻的第二金属贴片之间设有间距，相邻两个所述第二金属贴片之间设有间距。

由上述描述可知，第一金属贴片与其相邻的第二金属贴片之间设有间距，相邻两个第二金属贴片之间设有间距，这样的结构设计能够优化周期表面单元的反射特性，有利于进一步提高天线增益。

进一步的，所述第一金属贴片与其相邻的第二金属贴片之间的间距等于相邻两个第二金属贴片之间的间距。

由上述描述可知，第一金属贴片与其相邻的第二金属贴片之间的间距等于相邻两个第二金属贴片之间的间距，能够保证其金属贴片与金属贴片之间传输的稳定性，提高发射特性，进一步提高天线增益。

进一步的，所述天线主体包括第一天线周期子结构和第二天线周期子结构，所述第一天线周期子结构与第二天线周期子结构对称设置且结构相同；

所述第一天线周期子结构包括两个以上的第一天线周期单元，所述第二天线周期子结构包括两个以上的第二天线周期单元，两个以上的所述第一天线周期单元与两个以上的第二天线周期单元一一对应设置，相邻两个所述第一天线周期单元之间通过第一高宝线连接，相邻两个所述第二周期单元之间通过第二高宝线连接。

进一步的，所述第一天线周期单元包括呈半椭圆状的第三金属贴片，所述第二天线周期单元包括呈半椭圆状的第四金属贴片，所述半椭圆状的第三金属贴片的直边与所述半椭圆状的第四金属贴片的直边相互靠近设置。

从上述描述可知，通过设置上述的结构，使得天线的漏波效果更好，可以提高天线的辐射效率，从而进一步提高天线增益。

进一步的，所述共面波导转接结构包括共面波导和渐变转接结构，所述渐变转接结构位于所述共面波导和天线主体之间且分别与共面波导和天线主体连接。

从上述描述可知，通过设计上述结构，能够有效调节天线特征阻抗、传输模式以及波数的匹配，进一步提高天线增益。

进一步的，所述共面波导包括第一信号、第二信号、第一地线和第二地线，所述第一信号线和第二信号线与位于第一地线和第二地线之间。

进一步的，所述渐变转接结构包括第三信号线、第四信号线、第三地线、第四地线、第三高宝线和第四高宝线，所述第三信号线、第四信号线、第三高宝线和第四高宝线均位于第三地线和第四地线之间；

所述第三信号线的一端和第四信号线的一端逐渐靠近，所述第三地线的一端和第四地线的一端逐渐远离，所述第三信号线的一端与第三高宝线的一端连接，所述第四信号线的一端与第四高宝线的一端连接，所述第三高宝线的一端相对的另一端和第四高宝线的一端相对的另一端均与天线主体连接。

从上述描述可知，通过设计上述的结构，实现共面波导转接高宝线进行激励，能够有效调节天线特征阻抗、传输模式以及波数的匹配，进一步提高天线增益。

请参照图1至图4，本发明的实施例一为：

请参照图1和图2，一种漏波天线，包括介质基板1，在所述介质基板1表面设有天线主体、天线反射结构和位于介质基板1表面相对两端的共面波导转接结构，所述天线主体和天线反射结构均位于两个共面波导转接结构之间，所述天线主体分别与两个共面波导转接结构连接。

所述介质基板1的型号为rogers4003c，介电常数为3.38，损耗角为0.0027rad，厚度1.52mm，本方案中的介质基板1也可选用其他同等类型的介质基板1。

所述天线反射结构包括两个以上等间距排列的周期表面单元2，所述周期表面单元2包括一个第一金属贴片201和两个以上的第二金属贴片202，两个以上的所述第二金属贴片202均位于第一金属贴片201的一侧。

所述第一金属贴片201和第二金属贴片202的形状均为方形，所述第一金属贴片201的宽度与第二金属贴片202的宽度相等，所述第一金属贴片201的长度大于第二金属贴片202的长度。

所述第二金属贴片202的数量为三个，所述第一金属贴片201与其相邻的第二金属贴片202之间设有间距(所述间距范围为0-1/4λ，最优为1/4λ，其中λ为介质波长，与介质基板的所采用的介质有关)，相邻两个所述第二金属贴片202之间设有间距(所述间距范围为0-1/4λ，最优为1/4λ，其中λ为介质波长，与介质基板的所采用的介质有关)。

所述第一金属贴片201与其相邻的第二金属贴片202之间的间距等于相邻两个第二金属贴片202之间的间距。

所述天线主体包括第一天线周期子结构和第二天线周期子结构，所述第一天线周期子结构与第二天线周期子结构对称设置且结构相同；

所述第一天线周期子结构包括两个以上的第一天线周期单元3，所述第二天线周期子结构包括两个以上的第二天线周期单元4，两个以上的所述第一天线周期单元3与两个以上的第二天线周期单元4一一对应设置，相邻两个所述第一天线周期单元3之间通过第一高宝线连接，相邻两个所述第二周期单元之间通过第二高宝线连接。

所述第一天线周期单元3与第二天线周期单元4的数量相等。

所述第一天线周期单元3包括呈半椭圆状的第三金属贴片301，所述第二天线周期单元4包括呈半椭圆状的第四金属贴片401，所述半椭圆状的第三金属贴片301的直边与所述半椭圆状的第四金属贴片401的直边相互靠近设置。

所述共面波导转接结构包括共面波导5和渐变转接结构6，所述渐变转接结构6位于所述共面波导5和天线主体之间且分别与共面波导5和天线主体连接。

所述共面波导5包括第一信号、第二信号、第一地线和第二地线，所述第一信号线和第二信号线与位于第一地线和第二地线之间。

所述渐变转接结构6包括第三信号线、第四信号线、第三地线、第四地线、第三高宝线和第四高宝线，所述第三信号线、第四信号线、第三高宝线和第四高宝线均位于第三地线和第四地线之间；

所述第三信号线的一端和第四信号线的一端逐渐靠近，所述第三地线的一端和第四地线的一端逐渐远离，所述第三信号线的一端与第三高宝线的一端连接，所述第四信号线的一端与第四高宝线的一端连接，所述第三高宝线的一端相对的另一端和第四高宝线的一端相对的另一端均与天线主体连接。

所述第三信号线与第四信号线组成的结构的形状类似vivaldi天线，vivaldi天线，也称锥形槽天线(tsa)，是一种针对宽带应用的理想天线，它结构简单、易于制造，是作为高宝线激励的常用方法。

对于漏波天线而言，天线增益与天线周期单元的数量正相关，即天线周期单元的数量越多，天线增益越大。

所述第一金属贴片、第二金属贴片、第三金属贴片和第四金属贴片的材质均采用铜或银。

请参照图3，为天线测试方向对比图，图3中的实线表示的是本方案设计的漏波天线增益曲线，虚线表示的是传统的天线增益曲线，可以看出，本方案设计的天线增益明显比传统的天线增益好。

请参照图4，为天线增益测试结果对比图，图4中的实线表示的是本方案设计的漏波天线增益曲线，虚线表示的是传统的天线增益曲线，可以看出，在7-13ghz频段内，本方案设计的天线增益可达到1.8db-4.2db的提高。

本方案设计的漏波天线是平面化设计，且结构简单，具有低剖面(即整体的厚度小)的优势；本方案设计的漏波天线不需要复杂的馈电网络，天线效率高，利于加工与集成，不需要使用额外的辐射装置，成本低，体积小，而且具有宽带宽的特点。

综上所述，本发明提供的一种漏波天线，通过设置天线主体起到漏波作用，通过设置共面波导转接结构进行激励，以便用于特征阻抗、传输模式以及波数的匹配，通过设置天线反射结构，漏波天线的辐射特性经过天线反射结构的反射之后增益得到正相叠加，从而实现提高天线增益的目的；本方案设计的漏波天线结构简单，无需复杂的馈电网络，且天线传输效率高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。