CN107706513A - 具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线及其传播常数的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线，包括介质板、金属短截线、金属传输线、金属地板和馈电接头，其中金属传输线设置在介质板的顶面上，金属短截线周期性地交错排列在金属传输线的两侧且与金属传输线连接；金属底板设置在介质板的底面上；馈电接头的中心馈电针与金属传输线连接，馈电接头的外导体与金属地板连接。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线及其传播常数的计算方法。
背景技术
传统矩形微带漏波天线只能实现天线主波束的前向扫描，波束扫描角度范围较小，面积尺寸较大。
发明内容
本发明为解决以上现有技术提供的微带漏波天线存在的波束扫描角度范围小的技术缺陷，提供了一种具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线，包括介质板、金属短截线、金属传输线、金属地板和馈电接头，其中金属传输线设置在介质板的顶面上，金属短截线周期性地交错排列在金属传输线的两侧且与金属传输线连接；金属底板设置在介质板的底面上；馈电接头的中心馈电针与金属传输线连接，馈电接头的外导体与金属地板连接。
同时，本发明还提供了一种以上微带漏波天线的传播常数的计算方法，其具体的方案如下：
S1.基于矩形MLWA传播常数的计算方法对微带漏波天线基本单元的传播常数kz′进行计算；
S2.对MLWA传播常数kz′进行修正，得到kz：
当W1/d≤1时：
当W1/d>1时：
其中W1表示金属短截线的长度；d表示金属传输线两侧相邻的两根金属短截线之间的距离；h表示介质板的厚度；d′为对d的修正；
S3.根据Floquet理论，可以得到微带漏波天线的传播常数kzn：
其中p＝2d。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用周期性交错短截线结构组成基本天线设计，实现了天线主波束的前后向扫描，使天线波束的扫描范围更大。基于传统MLWA传播常数的计算方法，结合Floquet理论得到了天线传播常数的计算公式。该发明结构简单，尺寸较小，便于生产加工。
附图说明
图1为天线的顶面结构示意图。
图2为天线的底面结构示意图。
图3为金属传输线、金属短截线的结构示意图。
图4为天线工作频带的S11示意图。
图5为天线工作于7GHz、8GHz、9GHz、10GHz四频点处的辐射方向图。
图6为天线的相位常数图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1、2、3所示，本发明提供的微带漏波天线为平面结构，包括介质板1、金属短截线2、金属传输线3、金属地板4和馈电接头5，介质板1、金属短截线2、金属传输线3的尺寸、数量及形状根据天线的性能及阻抗匹配要求确定。各根金属短截线2的横向剖面大小一致，均为矩形状；其中金属传输线3设置在介质板1的顶面上，金属短截线2周期性地交错排列在金属传输线3的两侧且与金属传输线3连接；金属地板设置在介质板1的底面上；馈电接头5的中心馈电针与金属传输线3连接，馈电接头5的外导体与金属地板4连接。介质板1可为固体介质或空气介质。
图4是天线工作频带的S11。图5是天线工作于7GHz、8GHz、9GHz、10GHz四频点处的辐射方向图。交错短截线的周期性结构实现了天线主波束的前后向扫描。因此，该微带漏波天线具有更大的波束扫描范围。图6是天线的相位常数图。相位常数可以确定天线的主波束角度：
θ＝π/2-sin-1(βzn/k0)
其中βzn是传播常数中的相位常数；k0表示真空中的波数。
实施例2
本实施例提供了一种实施例1的天线的传播常数的计算方法，其具体包括以下步骤：
S1.基于矩形MLWA传播常数的计算方法对微带漏波天线基本单元的传播常数kz′进行计算；
S2.对MLWA传播常数kz′进行修正，得到kz：
当W1/d≤1时：
当W1/d>1时：
其中W1表示金属短截线的长度；d表示金属传输线两侧相邻的两根金属短截线之间的距离；h表示介质板的厚度；d′为对d的修正；
S3.根据Floquet理论，可以得到周期性交错短截线微带漏波天线的传播常数kzn：
其中p＝2d。
上述方案中，矩形MLWA传播常数的计算方法计算传播常数kz′的具体过程如下：
其中ω是角频率；kx是传播常数的x轴方向分量；μ是真空中的磁导率；yω是辐射导纳；λ0是真空中的波长；εe是有效介电常数；
εr表示相对介电常数；
ΔW表示等效延伸长度，
W′是金属短截线长度W1的修正：
当W1/d≤1时：
当W1/d>1时：
a表示金属短截线的宽度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线，其特征在于：包括介质板、金属短截线、金属传输线、金属地板和馈电接头，其中金属传输线设置在介质板的顶面上，金属短截线周期性地交错排列在金属传输线的两侧且与金属传输线连接；金属底板设置在介质板的底面上；馈电接头的中心馈电针与金属传输线连接，馈电接头的外导体与金属地板连接。
2.根据权利要求1所述的具有周期性交错短截线结构的微带漏波天线，其特征在于：所述金属短截线为平面结构，呈矩形状。
3.一种权利要求1或2任一项所述微带漏波天线的传播常数的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.基于矩形MLWA传播常数的计算方法对微带漏波天线基本单元的传播常数kz′进行计算；
S2.对MLWA传播常数kz′进行修正，得到kz：
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当W1/d≤1时：
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当W1/d>1时：
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其中W1表示金属短截线的长度；d表示金属传输线两侧相邻的两根金属短截线之间的距离；h表示介质板的厚度；d′为对d的修正；
S3.根据Floquet理论，可以得到微带漏波天线的传播常数kzn：
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其中p＝2d。
4.根据权利要求3所述的传播常数的计算方法，其特征在于：矩形MLWA传播常数的计算方法计算传播常数kz′的具体过程如下：
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其中ω是角频率；kx是传播常数的x轴方向分量；μ是真空中的磁导率；yω是辐射导纳；λ0是真空中的波长；εe是有效介电常数；
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εr表示相对介电常数；
ΔW表示等效延伸长度，
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a表示金属短截线的宽度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180216 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |