CN106033843A - 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法 - Google Patents

一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106033843A
CN106033843A CN201610481476.0A CN201610481476A CN106033843A CN 106033843 A CN106033843 A CN 106033843A CN 201610481476 A CN201610481476 A CN 201610481476A CN 106033843 A CN106033843 A CN 106033843A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
horn antenna
antenna
pyramidal horn
metal gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610481476.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106033843B (zh
Inventor
陈良
梁新鹏
汪晓光
邓龙江
梁迪飞
李丽华
董师伶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201610481476.0A priority Critical patent/CN106033843B/zh
Publication of CN106033843A publication Critical patent/CN106033843A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106033843B publication Critical patent/CN106033843B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明属于微波通信领域，尤其涉及一种加载金属栅的角锥喇叭天线。该加载金属栅的角锥喇叭天线，包括角锥喇叭天线和金属栅。金属栅为n条金属条带平行设置于角锥喇叭天线的口径，6≤n≤12，金属条带与口径的H面边w2垂直，且w2口径上的中垂线两侧的金属条带关于该中垂线对称。金属条带的长度TL等于口径E面边b2，金属条带的宽度0.01mm≤TW≤(w2/λ)mm，厚度0.01mm≤D≤TW。相邻金属条带间距由中间向两边渐变。本发明提供了一种新的透镜形式，通过在角锥喇叭天线的口径加载金属栅，提高了天线增益和实现更好的方向性，同时基本不会增加天线的体积且加工过程简单。

Description

一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法
技术领域
本发明属于微波通信领域，涉及传输线、透镜、天线技术。尤其涉及一种加载金属栅的角锥喇叭天线。
背景技术
角锥型喇叭天线作为口径面天线之一，本身具有宽频带、低副瓣、结构简单的优点，在微波通信领域有着广泛的应用，它的主要功能是在比波导更大的口径上产生均匀的相位波前，从而获得更好的定向性。
与此同时，角锥天线口径通过添加透镜成为透镜天线可以提高天线的增益和实现更好的方向性。但介质透镜在优化天线性能的同时也会增加天线的体积。新型透镜的研究具有重要的意义。
发明内容
针对上述现状，本发明提供了一种加载金属栅的角锥喇叭天线。金属栅作为一种新的透镜形式，以提高天线增益和实现更好的方向性，同时基本不会增加天线的体积且加工过程简单。
该加载金属栅的角锥喇叭天线，包括角锥喇叭天线和金属栅。
所述金属栅为n条金属条带平行设置于角锥喇叭天线的口径，6≤n≤12，金属条带与口径的H面边w2垂直，并被口径完全覆盖，且w2口径上的中垂线两侧的金属条带关于该中垂线对称。
金属条带的长度TL等于口径E面边b2，金属条带的宽度0.01mm≤TW≤(w2/λ)mm，厚度0.01mm≤D≤TW。相邻金属条带间距由w2中间向两边渐变。金属条带的经验公式：t1＝min(λ/2，w2/3)，t1＝2*t2,t2＝2*t3,...，t(n/2)＞TW，且t1+2*t2+2*t3+...+2*t(n/2)＜w2。其中t1为最大相邻金属条带的间距。
其设计方法为：
步骤1、选取定角锥喇叭天线，并提取该天线的参数；
步骤2、根据菲涅透镜的原理以及经验公式
t1＝min(λ/2，w2/3)，t1＝2*t2,t2＝2*t3,...，t(n/2)＞TW，
确定n、TW、D和t1的位置，初算金属条带的间距。
步骤3、将步骤2得到的参数在HFSS中建模，并通过HFSS对金属栅参数进行综合优化。
本发明提供了一种新的透镜形式，通过在角锥喇叭天线的口径加载金属栅，提高了天线增益和实现更好的方向性，同时基本不会增加天线的体积且加工过程简单。
附图说明
图1是未加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的立体示意图；
图2是该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的立体示意图；
图3是该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的俯视示意图；
图4是该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的右视示意图；
图5是该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的主视示意图；
图6是未加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的E面和H面辐射天线图；
图7是该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的E面和H面辐射天线图；
图8是未加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的回波损耗图；
图9是加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的回波损耗图。
具体实施方式
以SIW的角锥天线为例，并结合附图，具体说明本发明的技术方案。
步骤1、选取X波段的SIW角锥喇叭天线如图1。正方形通孔边长d＝0.8mm，相邻金属通孔孔间距p＝1.4mm。天线喉部的SIW厚度b1＝2.8mm，SIW传输线的两排金属孔之间距离w1＝13.8mm。天线中角锥部分的长度L＝40mm，w2＝47.6mm，b2＝26mm。其中介质基板的参数为：相对介电常数为2.1，损耗正切为0.001。
步骤2、在喇叭天线端口添加与喇叭口长边垂直E面等高的宽度为0.1mm厚度为0.01mm的金属条带，根据菲涅透镜的原理以及经验公式
t1＝min(λ/2，w2/3)，t1＝2*t2,t2＝2*t3,...，t(n/2)＞TW，取n＝10，t1居中，确定金属条带的间距，如图四，t1＝16mm，t2＝8mm，t3＝4mm，t4＝2mm，t5＝1mm。
步骤3、将步骤2得到的参数在HFSS中建模，并对金属栅参数进行综合优化。最终数值为t1＝16.4mm，t2＝7.6mm，t3＝4mm，t4＝2mm，t5＝1mm。宽度为0.1mm，厚度为0.01mm。
该实施例为加金属栅的SIW角锥喇叭天线，工作波段为X波段，中心频率为11.24GHz，带宽300M。该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线采用电磁仿真软件HFSS进行设计，其结果如图6～图9所示。该加金属栅的SIW角锥型喇叭天线采用电磁仿真软件HFSS进行设计。如图6，未加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的增益11.94dbi。E面的半功率波束宽度为56°；H面的半功率波束宽度为39°。对比图7，由于增加了金属栅，加金属栅的SIW角锥型喇叭天线的增益12.72dbi，增加了0.78dbi。E面的半功率波束宽度变为48°，减小了8°，H面的半功率波束宽度变为32°，减小了7°。如图7和图8，天线的回波损耗也有很好的降低。说明加金属栅的SIW角锥型喇叭天线提高了该天线的增益，压窄了该天线的半功率波束宽度，增强了天线的方向性，以及作用距离，增强抗干扰能力。

Claims (4)

1.一种加载金属栅的角锥喇叭天线，其特征在于：包括角锥喇叭天线和金属栅；
所述金属栅由n条金属条带平行设置于角锥喇叭天线的口径，6≤n≤12，金属条带与口径的H面边w2垂直，并被口径完全覆盖，且w2口径上的中垂线两侧的金属条带关于该中垂线对称；
金属条带的长度TL等于口径E面边b2，金属条带的宽度0.01mm≤TW≤(w2/λ)mm，厚度0.01mm≤D≤TW；相邻金属条带间距由w2中间向两边渐变，金属条带的经验公式：t1＝min(λ/2，w2/3)，t1＝2*t2,t2＝2*t3,...，t(n/2)＞TW，且t1+2*t2+2*t3+...+2*t(n/2)＜w2，其中t1为最大相邻金属条带的间距。
2.如权利要求1所述加载金属栅的角锥喇叭天线，其特征在于：所述角锥喇叭天线为SIW角锥喇叭天线或矩形波导角锥喇叭天线。
3.如权利要求1所述加载金属栅的角锥喇叭天线，其特征在于：
天线具体参数为：SIW角锥喇叭天线，工作波段为X波段，中心频率为11.24GHz，带宽300M，正方形通孔边长d＝0.8mm，相邻金属通孔孔间距p＝1.4mm，角锥喇叭天线喉部的SIW厚度即SIW传输线厚度b1＝2.8mm，SIW传输线的两排金属孔之间距离w1＝13.8mm，天线中角锥部分的长度L＝40mm，w2＝47.6mm，b2＝26mm，介质基板的相对介电常数为2.1，损耗正切为0.001；
t1＝16.4mm，t2＝7.6mm，t3＝4mm，t4＝2mm，t5＝1mm；金属条带宽度为0.1mm，厚度为0.01mm。
4.如权利要求1所述加载金属栅的角锥喇叭天线，其设计方法包括以下步骤：
步骤1、选取定角锥喇叭天线，并提取该天线的参数；
步骤2、根据菲涅透镜的原理以及经验公式
t1＝min(λ/2，w2/3)，t1＝2*t2,t2＝2*t3,...，t(n/2)＞TW，
确定n、TW、D和t1的位置，初算金属条带的间距；
步骤3、将步骤2得到的参数在HFSS中建模，并通过HFSS对金属栅参数进行综合优化。
CN201610481476.0A 2016-06-24 2016-06-24 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法 Active CN106033843B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610481476.0A CN106033843B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610481476.0A CN106033843B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106033843A true CN106033843A (zh) 2016-10-19
CN106033843B CN106033843B (zh) 2019-01-15

Family

ID=57149382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610481476.0A Active CN106033843B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106033843B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602273A (zh) * 2016-11-18 2017-04-26 电子科技大学 一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法
CN106602274A (zh) * 2016-11-18 2017-04-26 电子科技大学 一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法
CN111799548A (zh) * 2020-05-29 2020-10-20 安徽四创电子股份有限公司 一种频率扫描天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101378151A (zh) * 2008-10-10 2009-03-04 东南大学 基于光学变换理论的高增益分层透镜天线
CN103606748A (zh) * 2013-11-26 2014-02-26 西安电子科技大学 基于Hanming窗函数口径场分布的H面喇叭天线
CN204632922U (zh) * 2015-04-28 2015-09-09 电子科技大学 一种基于超材料加载的高增益喇叭天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101378151A (zh) * 2008-10-10 2009-03-04 东南大学 基于光学变换理论的高增益分层透镜天线
CN103606748A (zh) * 2013-11-26 2014-02-26 西安电子科技大学 基于Hanming窗函数口径场分布的H面喇叭天线
CN204632922U (zh) * 2015-04-28 2015-09-09 电子科技大学 一种基于超材料加载的高增益喇叭天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMED AL SHARKAWY ET AL: "A Robust Horn Ridge Gap Waveguide Launcher for Metal Strip Grating Leaky Wave Antenna", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602273A (zh) * 2016-11-18 2017-04-26 电子科技大学 一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法
CN106602274A (zh) * 2016-11-18 2017-04-26 电子科技大学 一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法
CN106602274B (zh) * 2016-11-18 2019-04-05 电子科技大学 一种基片集成波导宽带角锥喇叭天线及其设计方法
CN106602273B (zh) * 2016-11-18 2019-04-05 电子科技大学 一种基片集成波导角锥喇叭天线及其设计方法
CN111799548A (zh) * 2020-05-29 2020-10-20 安徽四创电子股份有限公司 一种频率扫描天线
CN111799548B (zh) * 2020-05-29 2022-12-06 安徽四创电子股份有限公司 一种频率扫描天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN106033843B (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9673532B2 (en) Antenna
CN101170214B (zh) 尺寸缩减的低轮廓背腔线极化天线
US20040090290A1 (en) Waveguide slot type radiator having construction to facilitate manufacture
CN106033843A (zh) 一种加载金属栅的角锥喇叭天线及其设计方法
CN107293852A (zh) 间隙波导串联馈电的高增益毫米波天线
CN108336484B (zh) 一种缝隙耦合的宽带贴片天线
CN106785393A (zh) 一种基于平面单极子天线的双频宽波瓣毫米波微带天线
CN105576380A (zh) 一种宽带高增益双开槽Vivaldi天线
CN106299660A (zh) 一种低副瓣脊基片集成波导缝隙阵列天线
CN101183742A (zh) 矩形基片集成波导背腔线极化天线
CN106450748A (zh) 腔体耦合缝隙辐射单元
JP2017073637A (ja) マイクロストリップアンテナ、及び、その製造方法
WO2019128654A1 (zh) 天线及无线移动终端
CN105226395B (zh) 无宽壁的宽带基片集成波导喇叭天线
CN113471706B (zh) 一种具有寄生辐射抑制功能的低副瓣天线阵列
CN103531914A (zh) 基于六边形基片集成波导的高阶模谐振缝隙天线
US10193237B1 (en) Multi-fin flared radiator
CN218602754U (zh) 一种低副瓣的梳状微带天线
CN202134661U (zh) 一种增益提高的背腔双缝集成天线
CN109037936A (zh) 一种宽频带微带贴片天线
CN106384876B (zh) 一种宽带空气介质天线单元
CN110783710A (zh) 一种在低频处实现低回波损耗、高增益的Vivaldi天线
CN114284712B (zh) 一种基于人工表面等离激元的宽带高增益平面端射天线
Reddy et al. Enhancement of CPW-fed inverted L-shaped UWB antenna performance characteristics using partial substrate removal technique
Sánchez-Escuderos et al. Low-profile planar lens with multilevel FSS for directivity enhancement

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant