人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线

本发明涉及电磁波探测，特别是涉及一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线。

背景技术：

1、频扫天线常常被应用在雷达探测领域。近年来对于低、慢、小目标的探测需求越来越高，天线作为雷达系统中的关键设备面临着更加苛刻的性能要求。在雷达探测中，天线的波束扫描角度范围应尽可能宽，这样雷达就可以使用较少的天线在较宽的空间区域内跟踪目标。采用了人工表面等离激元馈电金属辐射贴片阵列方式的频扫天线可以有效增加天线阻抗带宽和波束扫描角范围。但是天线的扫描波束对应角度往往以边射方向为中心，无法扫描到端射方向，产生了扫描盲区，因而无法实现全角度扫描，在大角度扫描时波束的旁瓣水平也会随之提高。所以，实现宽频段内全角度(180°)扫描和低旁瓣水平(-10db)，是亟需解决的一个问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，能够实现在宽带范围内进行全角度范围波束扫描的同时具有低旁瓣特性，为低、慢、小目标雷达探测系统提供了支持。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，包括：

4、介质板；

5、表面等离激元馈电线，设置于所述介质板的上表面；

6、贴片辐射层，设置于所述介质板的上表面，且位于所述表面等离激元馈电线的两侧；

7、金属地结构，设置于所述介质板的下表面；

8、第一金属辐射结构，设置于所述介质板的上表面，且与所述表面等离激元馈电线的一端连接；

9、第二金属辐射结构，设置于所述介质板的下表面。

10、可选的，所述介质板为f4b介质板，介电常数为2.65，损耗角正切为0.001。

11、可选的，所述表面等离激元馈电线包括：

12、第一微带线；

13、第一过渡段，与所述第一微带线连接；

14、传输线，与所述过渡段连接；

15、第二过渡段，与所述传输线连接。

16、可选的，所述第一过渡段、传输线、第二过渡段均包括多个表面等离激元单元；

17、所述表面等离激元单元包括：

18、中心馈点条线；

19、一对矩形贴片，设置于所述中心馈点条线的两侧，并与所述中心馈点条线连接；

20、一对开口谐振环，与多个所述矩形贴片连接。

21、可选的，所述贴片辐射层为卵圆形贴片辐射层。

22、可选的，所述第一金属辐射结构包括：

23、第二微带线，其一端与所述第二过渡段连接；

24、第一渐变式辐射器，与所述第二微带线的另一端连接。

25、可选的，所述金属地结构包括：

26、第一金属地结构和第二金属地结构；

27、所述第一金属地结构和所述第二金属地结构互相不连接；

28、所述第一金属地结构和所述第二金属地结构的边缘线遵从指数函数关系。

29、可选的，所述第二金属辐射结构包括：

30、巴伦，与所述第二金属地结构连接；

31、第二渐变式辐射器，与所述巴伦连接。

32、可选的，所述第一过渡段的开口谐振环间隙角呈梯度变化，分别为315°、255°、195°、135°、75°、15°；

33、所述第二过渡段与所述第一过渡段对称，所述第二过渡段的开口谐振环呈反向梯度变化。

34、可选的，所述开口谐振环的内外半径分别为0.64mm和0.44mm。

35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

36、本发明提供了一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，在金属地的上表面敷有介质板，该介质板上敷有表面等离激元馈电线和卵圆形贴片辐射层。金属地、介质板、表面等离激元馈电线组成馈电结构，在不同频段分别对卵圆形贴片辐射层对跖vivaldi辐射器结构馈电；所述介质板、表面等离激元馈电线和卵圆形贴片辐射层组成的耦合馈电结构能够扩展频扫天线的扫描范围。所述介质板、表面等离激元馈电线和对跖vivaldi辐射器能够辐射至端射方向，覆盖到频扫天线的扫描盲区，总体波束扫描角度范围能够达到全角度。所述金属贴片辐射层构成锥形衰减常数分布，能够降低在频扫模式下天线的旁瓣水平。本发明所提供的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线能够实现4-12ghz宽带(相对带宽100％)内全角度(180°)的扫描范围，最大旁瓣水平不超过-10db。能够实现在宽带范围内进行全角度范围波束扫描的同时具有低旁瓣特性，为低、慢、小目标雷达探测系统提供了支持。

技术特征：

1.一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述介质板为f4b介质板，介电常数为2.65，损耗角正切为0.001。

3.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述表面等离激元馈电线包括：

4.根据权利要求3所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述第一过渡段、传输线、第二过渡段均包括多个表面等离激元单元；

5.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述贴片辐射层为卵圆形贴片辐射层。

6.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述第一金属辐射结构包括：

7.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述金属地结构包括：

8.根据权利要求7所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述第二金属辐射结构包括：

9.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述第一过渡段的开口谐振环间隙角呈梯度变化，分别为315°、255°、195°、135°、75°、15°；

10.根据权利要求1所述的人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，其特征在于，所述开口谐振环的内外半径分别为0.64mm和0.44mm。

技术总结
本发明公开一种人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线，涉及电磁波探测技术领域，包括，介质板；表面等离激元馈电线，设置于所述介质板的上表面；贴片辐射层，设置于所述介质板的上表面，且位于所述表面等离激元馈电线的两侧；金属地结构，设置于所述介质板的下表面；第一金属辐射结构，设置于所述介质板的上表面，且与所述表面等离激元馈电线的一端连接；第二金属辐射结构，设置于所述介质板的下表面。本发明中的上述方案能够实现在宽带范围内进行全角度范围波束扫描的同时具有低旁瓣特性，为低、慢、小目标雷达探测系统提供了支持。

技术研发人员：周永金,范智博
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15