微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线

1.本发明涉及平面漏波天线技术领域，具体涉及一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线。


背景技术：

2.近些年，行波天线由于具有宽带宽和高增益的特性被应用在各个领域，其中漏波天线作为行波天线的一种类型，由于具有频率扫描的特性，而受到学者的关注。随着机载等无线电系统中的功能越来越多，要求相应的天线朝着高增益、电控扫描的方向发展，漏波天线那独特的特性可以满足无线电系统中天线的要求。但传统漏波天线的宽角度扫描、高增益和结构简单不能兼得。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线，既能实现天线的高增益，又能减小天线的尺寸，解决传统漏波天线不能同时具有宽角度扫描、高增益和结构简单特性的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线，包括微带传输线、i型开口谐振环辐射体和介质基板，所述微带传输线和所述i型开口谐振环辐射体均设置在所述介质基板上，所述微带传输线为金属条带，并位于所述介质基板的中间位置，所述i型开口谐振环辐射体对称放置在所述微带传输线的两侧。
5.其中，所述微带传输线为对称结构，宽度保持为5mm，所述微带传输线贯穿所述介质基板设置，一端为馈电端口，另一端为匹配负载。
6.其中，所述i型开口谐振环辐射体至少包括30个i型谐振贴片，每个所述i型谐振贴片的大小和形状均相同。
7.其中，所述介质基板为f4bm-2材质，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.0015，厚度为3mm。
8.其中，所述微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线还包括金属地面，所述金属地面与所述介质基板固定连接并附着于所述介质基板的下表面。
9.其中，所述微带传输线与所述i型开口谐振环辐射体共用所述金属地面。
10.本发明提供了一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线，相对于现有技术，具有结构简单、体积小、宽带宽、辐射效率高和宽角度扫描的特点。天线结构的馈电结构仅仅为一条微带线，没有复杂的馈电网络，且开口谐振环为耦合馈电方式；同时采用两个端口，一个端口用于端口馈电，另一个端口接匹配负载用于吸收未辐射的能量，防止电磁能量反射回去对天线辐射造成影响，形成宽带宽的特点，天线结构在带宽范围内，扫描的波束角度可以从正向到反向，扫描角度超过60
°
，由于i型开口谐振环距离微带传输线足够近，还可以产生较大的耦合效率。
附图说明
11.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。
12.图1是本发明的一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线的俯视图。
13.图2是本发明的一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线的仰视图。
14.图3是本发明的具体实施例的s参数曲线图。
15.图4是本发明的具体实施例在10ghz下主极化的方向图。
16.图5是本发明的具体实施例在12ghz下主极化的方向图。
17.图6是本发明的具体实施例在14ghz下主极化的方向图。
18.图7是本发明的具体实施例在16ghz下主极化的方向图。
19.图8是本发明的具体实施例在18ghz下主极化的方向图。
20.图9是本发明的具体实施例的实际增益随频率变化的曲线图。
21.1-微带传输线、2-i型开口谐振环辐射体、3-介质基板、4-金属地面。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.请参阅图1和图2，本发明提出了一种微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线，包括微带传输线1、i型开口谐振环辐射体2和介质基板3，所述微带传输线1和所述i型开口谐振环辐射体2均设置在所述介质基板3上，所述微带传输线1为金属条带，并位于所述介质基板3的中间位置，所述i型开口谐振环辐射体2对称放置在所述微带传输线1的两侧。
24.所述微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线还包括金属地面4，所述金属地面4与所述介质基板3固定连接并附着于所述介质基板3的下表面。
25.具体的，所述微带线耦合馈电的开口谐振环漏波天线分为三层，所述i型开口谐振环辐射体2与所述微带传输线1处于同一层，所述介质基板3处于第二层，所述金属地面4处于最底层，且所述i型开口谐振环辐射体2与所述微带传输线1附着于所述介质基板3的上表面，所述金属地面4附着于所述介质基板3的下表面。
26.所述微带传输线1位于所述介质基板3的中轴线上，且贯穿于整个所述介质基板3。所述微带传输线1的宽度处处相同，宽度保持为5mm，从所述介质基板3的一端到另一端。所述微带传输线1上共有两个端口，其中一个端口为馈电端口，另一个端口为匹配负载端口。用于实现在所述微带传输线1上形成行波分布，提高天线的驻波性能和辐射性能。所述微带传输线1两旁的所述i型开口谐振环辐射体2被所述微带传输线1传输的电磁波能量耦合激励而产生辐射。调整所述i型开口谐振环辐射体2中的单元之间的间距可以显著提高天线的辐射效率。
27.所述i型开口谐振环辐射体2共有两排单元，每排单元有不少于15个i型谐振贴片。分别对称分布在所述微带传输线1的两侧，且所有i型谐振贴片的大小和形状都相同，且外
半径为10mm。
28.所述介质基板3采用f4bm-2，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.0015，在高频段损耗小。
29.所述金属地面4位于所述介质基板3的下表面，可以减小后向辐射的电磁波，提高天线的实际增益，并且给所述微带传输线1提供一个电流回路。
30.进一步的，本发明还提供了一个具体的实施例进行数据验证：
31.请参阅图3，图3为本发明提供的基于开口谐振环的高效辐射漏波天线100在10ghz～20ghz的频率范围内的s11和s21随频率变化的曲线图。可以看到，本实施例中的天线的s11在10ghz～20ghz的频率范围内几乎都小于-10，只是在13.7ghz处有一小段的上升；s21在整个频段内也保持一个良好的数值，但在12ghz-14.5ghz和17.5ghz-20ghz范围内更加有效，天线的方向图增益也更s21关系密切。
32.图4-图8分别为基于开口谐振环的高效辐射漏波天线100在频率为10ghz、12ghz、14ghz、16ghz和18ghz五个频率处的主极化e面辐射方向图。从图中可以看到，不同频率处方向图最大辐射方向的偏转角度不太一样，所述天线在带宽范围内具有频率扫描特性，且频率扫描的角度从正向到反向，扫描角度超过60
°
。
33.图9为本发明提供的基于开口谐振环的高效辐射漏波天线100在10ghz～20ghz的频率范围内实际增益随频率变化的曲线图，间隔点为0.5ghz。从图中可以看到，所述馈电结构在带宽范围内有较高的耦合效率，而该带宽主要由天线的s21所决定，在天线的带宽范围内，实际增益均超过15dbi，在14ghz有最大实际增益，达到17.8dbi。
34.本发明提供的一种基于开口谐振环的高效辐射漏波天线100，其馈电结构仅为一条微带传输线1，结构简单，加工简易。通过i型开口谐振环辐射的原理，将i型开口谐振环对称放置在微带传输线1的两侧。微带传输线1上传输的电磁波耦合激励位于两侧的i型开口谐振环，从而形成漏波天线的高效辐射。i型开口谐振环的大小和相邻单元之间的间距会影响天线的辐射特性和带宽。双端口构成行波的方式将漏波天线的辐射性能充分发挥。
35.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。