CN108365332A - 一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 - Google Patents
一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108365332A CN108365332A CN201810067629.6A CN201810067629A CN108365332A CN 108365332 A CN108365332 A CN 108365332A CN 201810067629 A CN201810067629 A CN 201810067629A CN 108365332 A CN108365332 A CN 108365332A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- leaky
- wave
- dielectric
- slab
- antenna body
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- 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
- H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，包括天线主体，天线主体包括介质板、漏波金属片、馈电接头和用于反射天线主体能量及抑制天线主体的后瓣大小的地板；漏波金属片由交错的矩形金属片周期性堆叠而成；漏波金属片设置在介质板的顶部，地板设置在介质板的底部；馈电接头的中心馈电针穿孔连接到漏波金属片的圆心点，馈电接头的外导体与地板相连接；天线主体的工作频率为5GHz‑8.5GHz；当天线主体工作于5GHz‑7GHz的频率下时产生后向波辐射，当天线主体工作于7.5GHz‑8.5GHz的频率下时产生前向波辐射。本发明的主波束可以实现二维扫描，能够产生前后向辐射，通信效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及无线电天线领域，尤其是一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线。
背景技术
近年来，二维漏波天线得到了广泛的重视，其最早由Von Trentini提出，依据不同的需求可将其设计为在边射方向有窄波束辐射或者在其它角度上形成锥形的波束辐射的天线，该天线由一位于接地板上面的介质层或空气层以及一位于介质层或空气层上方的部分反射面组成，可使用振子或者缝隙耦合等方式在介质层中激励，激励出的漏波会向四周传播辐射。但这类天线的主波束无法实现二维扫描，不能在多方向上产生漏波辐射，整体上的通信效果不佳。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其主波束可以实现二维扫描，能够产生前后向辐射，通信效果更好。
为了弥补现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：
一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，包括天线主体，天线主体包括介质板、漏波金属片、馈电接头和用于反射天线主体能量及抑制天线主体的后瓣大小的地板；漏波金属片由交错的矩形金属片周期性堆叠而成；漏波金属片设置在介质板的顶部，地板设置在介质板的底部；馈电接头的中心馈电针穿孔连接到漏波金属片的圆心点，馈电接头的外导体与地板相连接；天线主体的工作频率为5GHz-8.5GHz；当天线主体工作于5GHz-7GHz的频率下时产生后向波辐射，当天线主体工作于7.5GHz-8.5GHz的频率下时产生前向波辐射。
进一步，漏波金属片的周期性基本单元为工作于第一高阶模的一维漏波单元。
优选地，天线主体沿分别平行于介质板的两邻边的两个方向实现频扫。
进一步，矩形金属片的长宽正比于天线主体的工作频段。
优选地，介质板为固体介质或空气介质。
优选地，介质板为矩形介质板。
优选地，介质板、漏波金属片、矩形金属片和地板均为平面结构。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，当天线主体工作于5GHz-7GHz的频率下时，本发明的天线可以产生后向波辐射；当天线主体工作于7.5GHz-8.5GHz的频率下时，本发明的天线可以产生前向波辐射；且漏波金属片为周期性结构，随着频率的增加，天线主波束方向由后向越过法向方向向端射方向偏移，因此本发明的天线还可以实现二维波束扫描，实现漏波天线的频扫特性。综上所述，本发明的主波束可以实现二维扫描，能够产生前后向辐射，通信效果更好。
附图说明
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的漏波金属片的结构示意图；
图3是本发明的一维漏波单元的结构示意图；
图4是本发明在XY平面上处于5GHz、6GHz和7GHz的频率下的频扫实测与仿真图；
图5是本发明在XY平面上处于7.5GHz、8.0GHz和8.5GHz的频率下的频扫实测与仿真图；
图6是本发明在XZ平面上处于5GHz、6GHz和7GHz的频率下的频扫实测与仿真图；
图7是本发明在XZ平面上处于7.5GHz、8.0GHz和8.5GHz的频率下的频扫实测与仿真图；
图8是本发明的相位常数与天线频率在+Y和+Z的频扫方向上的曲线关系图。
具体实施方式
参照图1-图8，本发明的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，包括天线主体，天线主体包括介质板1、漏波金属片4、馈电接头5和用于反射天线主体能量及抑制天线主体的后瓣大小的地板3；漏波金属片4由交错的矩形金属片2周期性堆叠而成；漏波金属片4设置在介质板1的顶部，地板3设置在介质板1的底部；馈电接头5的中心馈电针51穿孔连接到漏波金属片4的圆心点，馈电接头5的外导体与地板3相连接，保证了本发明的漏波天线的良好接电，从而能够进行正常无线通信；天线主体的工作频率为5GHz-8.5GHz；当天线主体工作于5GHz-7GHz的频率下时产生后向波辐射，当天线主体工作于7.5GHz-8.5GHz的频率下时产生前向波辐射，另外，当天线主体工作于7GHz-7.5GHz时，会产生一定程度的辐射但不是稳定的前/后向波辐射。
具体地，图1中a、h和εr分别表示中心馈电针51与最近的矩形金属片2的相隔距离、介质板1的高度和相对介电常数，图2中L、ω1、d和s分别表示漏波金属片4的总长度、水平相接的矩形金属片2的衔接距离、交错周期结构的宽度和竖直相接的矩形金属片2的衔接距离，W、L1表示矩形金属片2的长、宽或宽、长；上述数据为本发明的基本实施数据，其并非是固定的，本领域的技术人员可根据实际情况选择合理的数据进行生产。
由于采用漏波金属片4这样的周期性漏波结构，使得本发明的漏波天线实现频扫特性：周期性漏波结构的基本单元具有多种结构形式，例如波导结构、微带结构和双面平行微带线等；一般采用传播常数来说明周期性漏波结构的电磁特性，在周期性漏波结构中基本单元传播常数为kz＝βz-jaz，n次空间谐波传播常数由下式得到：
kzn＝βzn-jazn＝kz+2nπ/dn＝±1,±2,±3…
即相位常数βzn＝βz+2nπ/d，在n＝-1次空间谐波中，选取适当的基本单元传播常数kz和周期间距d使得│βz-1│<k0，此时该周期性漏波结构处于工作状态，空间谐波沿着基本单元排列的方向经周期性调制变换为快波，从而产生漏波辐射。
当周期性漏波结构空间谐波–k0<βz-1<0，其产生后向波辐射，呈现左手特性；当空间谐波0<βz-1<k0时，其产生前向波辐射，呈现右手特性。具体地，本发明的天线在5GHz-7GHz的频率下工作时，周期性漏波结构的空间谐波–k0<βz-1<0，会产生后向波辐射；本发明的天线在7.5GHz-8.5GHz的频率下工作时，当空间谐波0<βz-1<k0时，会产生前向波辐射。
随着频率的增加，天线主波束方向由后向越过法向方向向端射方向偏移，因此本发明的天线可以实现二维波束扫描。
其中，参照图3，漏波金属片4的周期性基本单元为工作于第一高阶模的一维漏波单元，其可产生空间漏波辐射，形成的主波瓣较窄，且主波束方向随着频率变化而变化；优选采用一维漏波单元作为漏波金属片4的基本单元，保证了漏波金属片4整体上的辐射特性。
其中，参照图3，天线主体沿分别平行于介质板1的两邻边的两个方向实现频扫；具体地，在本实施例中，在+Y和+Z这两个方向上可实现频扫，当然这并不限定，实际上的频扫方向还需根据介质板1的形状、大小及其它因素所决定，但实现的频扫都是二维的。
其中，矩形金属片2的长宽正比于天线主体的工作频段，即漏波金属片4的整体缩放或扩放会影响到天线主体的工作频段，在实际中可据此通过控制矩形金属片2的大小来实现对天线主体的工作频段的调节。
其中，介质板1为固体介质或空气介质，可与不同条件下的介质相匹配，适用范围广，有效地保证了天线的良好通信性能。
其中，参照图1，介质板1为矩形介质板1，具有空间大、外观优美等特点，因此能够很好地安装漏波金属片4和地板3。
其中，参照图1和图2，介质板1、漏波金属片4、矩形金属片2和地板3均为平面结构；这样设置能够节省材料，降低成本，安装起来较为方便。
以上内容对本发明的较佳实施例和基本原理作了详细论述，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本发明精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，包括天线主体，其特征在于：所述天线主体包括介质板(1)、漏波金属片(4)、馈电接头(5)和用于反射天线主体能量及抑制天线主体的后瓣大小的地板(3)；所述的漏波金属片(4)由交错的矩形金属片(2)周期性堆叠而成；所述漏波金属片(4)设置在介质板(1)的顶部，所述地板(3)设置在介质板(1)的底部；所述馈电接头(5)的中心馈电针(51)穿孔连接到漏波金属片(4)的圆心点，所述馈电接头(5)的外导体与地板(3)相连接；所述天线主体的工作频率为5GHz-8.5GHz；当天线主体工作于5GHz-7GHz的频率下时产生后向波辐射，当天线主体工作于7.5GHz-8.5GHz的频率下时产生前向波辐射。
2.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述漏波金属片(4)的周期性基本单元为工作于第一高阶模的一维漏波单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述天线主体沿分别平行于介质板(1)的两邻边的两个方向实现频扫。
4.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述矩形金属片(2)的长宽正比于天线主体的工作频段。
5.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述介质板(1)为固体介质或空气介质。
6.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述介质板(1)为矩形介质板(1)。
7.根据权利要求1所述的一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线，其特征在于：所述的介质板(1)、漏波金属片(4)、矩形金属片(2)和地板(3)均为平面结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810067629.6A CN108365332A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810067629.6A CN108365332A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108365332A true CN108365332A (zh) | 2018-08-03 |
Family
ID=63007036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810067629.6A Pending CN108365332A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108365332A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068234B2 (en) * | 2003-05-12 | 2006-06-27 | Hrl Laboratories, Llc | Meta-element antenna and array |
| CN101501927A (zh) * | 2006-04-27 | 2009-08-05 | 雷斯潘公司 | 基于异向材料结构的天线、设备和系统 |
-
2018
- 2018-01-24 CN CN201810067629.6A patent/CN108365332A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7068234B2 (en) * | 2003-05-12 | 2006-06-27 | Hrl Laboratories, Llc | Meta-element antenna and array |
| CN101501927A (zh) * | 2006-04-27 | 2009-08-05 | 雷斯潘公司 | 基于异向材料结构的天线、设备和系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YUANXIN LI 等: "A Dual Frequency Microstrip Antenna Using a Double Sided Parallel Strip Line Periodic Structure", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 * |
| 许焕松: "矩形交错的二维漏波天线设计", 《2017年全国天线年会论文集（下册）》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9444147B2 (en) | Ultra-wide-band (UWB) antenna assembly with at least one director and electromagnetic reflective subassembly and method | |
| CN109841965A (zh) | 一种定向辐射的宽带多谐振低剖面超表面天线 | |
| CN108963443A (zh) | 一种天线及封装天线结构 | |
| CN112436268B (zh) | 一种双波束的频率扫描漏波天线 | |
| CN101183744B (zh) | 一种带有不完整带隙结构的贴片天线 | |
| CN109742529B (zh) | 一种应用于探地雷达系统的超宽带异形槽天线 | |
| CN107819203B (zh) | 一种超表面介质板的磁电偶极子天线 | |
| CN108598691B (zh) | 基于平板长槽天线的宽带宽角扫描相控阵天线 | |
| CN204696241U (zh) | 超宽带天线 | |
| CN108666751A (zh) | 一种平面二维大角度扫描天线阵列 | |
| CN107069232A (zh) | 微带贴片天线的rcs减缩方法 | |
| CN109286066A (zh) | 一种阶跃阻抗复合左右手结构的漏波天线 | |
| CN110829009A (zh) | 一种基于网格开槽贴片的宽带滤波天线 | |
| CN109462038A (zh) | 双频带的微带栅格阵列天线 | |
| CN205355251U (zh) | 基于谐振式反射器的宽带定向天线 | |
| CN109326878A (zh) | 一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线 | |
| CN109904617A (zh) | 基于加载寄生支路形成的高保传输线的频率扫描漏波天线 | |
| CN109830800A (zh) | 一种基于人工磁导体的双频siw缝隙天线 | |
| CN107069233A (zh) | 具有低rcs特性的微带贴片天线 | |
| Komanduri et al. | Radiation characteristics of finite-length 1D-uniform leaky wave antennas radiating at broadside | |
| CN108365332A (zh) | 一种基于周期性交错矩形金属结构的二维漏波天线 | |
| CN210806002U (zh) | 一种基于网格开槽贴片的宽带滤波天线 | |
| CN116526134A (zh) | 一种宽波束差分馈电交指梳状阵列天线 | |
| CN207638005U (zh) | 一种隐藏式馈电脊波导缝隙天线 | |
| CN210137015U (zh) | 双极化辐射单元、小间距阵列天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| 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: 20180803 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |