CN109361057A - 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线 - Google Patents

一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线 Download PDF

Info

Publication number
CN109361057A
CN109361057A CN201811423940.6A CN201811423940A CN109361057A CN 109361057 A CN109361057 A CN 109361057A CN 201811423940 A CN201811423940 A CN 201811423940A CN 109361057 A CN109361057 A CN 109361057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gain
totally
magnetic
sidelobe
walls
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
Application number
CN201811423940.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘震国
相喜柱
陆卫兵
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.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
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 Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201811423940.6A priority Critical patent/CN109361057A/zh
Publication of CN109361057A publication Critical patent/CN109361057A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • 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
    • 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
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • 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
    • H01Q19/10—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 reflecting surfaces

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，属于高增益天线技术领域，包括封闭谐振腔和位于封闭谐振腔中的馈源，封闭谐振腔的包括平行设置的部分反射表面和接地板，在部分反射表面和接地板之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁和两个相对设置的磁壁。本发明免除了传统高增益天线的馈电网络，纵向尺寸小，结构更加简单；通过部分反射表面、接地板及金属电壁和磁壁构成全封闭谐振腔，并利用与电场方向平行的金属电壁对电场的约束，及与磁场方向平行的磁壁对磁场的约束条件，使得馈源激励出的电磁场在四壁不发生边缘场的泄漏，且在E面和H面内均形成近似锥削分布的口径面场分布从而有效降低天线的副瓣电平，改善辐射特性。

Description

一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线
技术领域
本发明属于高增益天线技术领域，具体涉及一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线。
背景技术
近年来，随着天线技术的发展涌现出一些新型的高增益天线如基于超材料的高增益天线，基于Fabry-Perot谐振腔的谐振天线等。
有些应用场合(如多波束反射面天线的馈源)为了提高天线的覆盖增益，需要同时实现小口径与高增益，但天线的口径与增益是正相关的，因此要同时实现小口径与高增益就显得较困难。
基于Fabry-Perot谐振腔的谐振天线，在口径面较小情况下，由于边缘场的泄漏和口径场分布导致天线辐射方向图的副瓣较高尤其是E面，从而影响了此类天线的实际使用。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，解决了现有高增益天线在口径面较小情况下，由于边缘场的泄漏和口径场分布导致天线辐射方向图的副瓣较高(尤其是E面)的问题。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，包括封闭谐振腔和位于封闭谐振腔中的馈源，所述的封闭谐振腔的包括平行设置的部分反射表面和接地板，在所述的部分反射表面和接地板之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁和两个相对设置的磁壁。
所述的馈源由微带贴片天线构成，所述的馈源设置在接地板中部。
所述的金属电壁与电场方向平行，磁壁与磁场方向平行。
所述的磁壁由人工磁导体构成。
所述的部分反射表面、接地板、金属电壁和磁壁的连接处均由紧固件连接固定。
所述的部分反射表面和金属接地板间的中心距离满足d＝(1/2+n/2)λ0，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长，n为整数。
所述的部分反射表面由两个正交方向上周期设置若干频率选择表面构成，频率选择表面在两个正交方向上的周期长度相等。
所述的人工磁导体由金属方形单元构成。
有益效果：与现有技术相比，本发明免除了传统高增益天线的馈电网络，纵向尺寸小(约为半个波长)，结构更加简单；通过部分反射表面、接地板及金属电壁和磁壁构成全封闭谐振腔，并利用与电场方向平行的金属电壁对电场的约束，及与磁场方向平行的磁壁对磁场的约束条件，使得馈源激励出的电磁场在四壁不发生边缘场的泄漏，且在E面和H面内均形成近似锥削分布的口径面场分布从而有效降低天线的副瓣电平，改善辐射特性。
附图说明
图1为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的总体结构示意图；
图2为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的侧视图；
图3为部分反射表面的结构示意图；
图4为人工磁导体的结构示意图；
图5为部分反射表面的周期单元结构示意图；
图6为人工磁导体的周期单元结构示意图；
图7为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的反射系数曲线图；
图8为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的增益频响曲线图；
图9为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的垂直面方向图；
图10为低副瓣的高增益全封闭谐振天线的水平面方向图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，包括封闭谐振腔2和位于封闭谐振腔2中的馈源1。馈源1由微带贴片天线构成。
如图2-4所示，封闭谐振腔2包括相互平行的部分反射表面21、接地板23 和四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁24和两个相对设置的磁壁25，其中与电场方向平行的为金属电壁24，而与磁场方向平行的为磁壁25，其中，磁壁 25由人工磁导体26构成。部分反射表面21，接地板23，金属电壁24和磁壁25 的连接处均由紧固件连接固定。
部分反射表面21和金属接地板23间的中心距离满足d＝(1/2+n/2)λ0的条件，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长，n＝0,1,2...。其中n为整数。
部分反射表面21由两个正交方向上周期设置若干频率选择表面22(FSS) 构成，如图5所示，频率选择表面22(FSS)在两个正交方向上的周期长度相等，均为Pf，频率选择表面22单元的边长为2w。
如图6所示，构成人工磁导体26的金属方形单元周期为Pa边长为2a。
为了便于说明各结构参数的设计过程，给定结构参数：频率选择表面22(FSS) 的边长2w＝3.9mm，周期为Pf＝5mm，人工磁导体26的金属方形单元周期为 Pa＝3.4mm边长为2a＝2.9mm，部分反射表面21的边长为30mm(约为1.45λ0)，中心频率f＝14.5GHz，接地板23与部分反射表面21之间的中心距离6.5mm，满足:d≈1/2λ0，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长。天线的口径为1.45 λ0*1.45λ0。
选用仿真软件如Ansoft公司的HFSS、CST公司的Microwave Studio CST等高频仿真软件，在计算机上模拟仿真得到：如图7所示的反射系数曲线图、图8 所示的增益频响曲线图，由图中可以看出在中心频率f＝14.5GHz处天线的增益达到了13.7dBi，对应的口径效率达到89％、图9所示的垂直面方向图，由图可以看出副瓣电平优于-16dB，相较普通的四周加金属壁的同口径的此类谐振天线的副瓣电平(-13dB)有显著的改善、图10所示的水平面方向图，由图可以看出副瓣电平优于-28dB。以上得到的曲线实在给定条件下获得，若改变结构参数也可以获得相似的曲线。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：包括封闭谐振腔(2)和位于封闭谐振腔(2)中的馈源(1)，所述的封闭谐振腔(2)的包括平行设置的部分反射表面(21)和接地板(23)，在所述的部分反射表面(21)和接地板(23)之间设置四壁，四壁包括两个相对设置的金属电壁(24)和两个相对设置的磁壁(25)。
2.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的馈源(1)由微带贴片天线构成，馈源(1)设置在接地板(23)中部。
3.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的金属电壁(24)与电场方向平行，所述的磁壁(25)与磁场方向平行。
4.根据权利要求3所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的磁壁(25)由人工磁导体(26)构成。
5.根据权利要求3所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的部分反射表面(21)、接地板(23)、金属电壁(24)和磁壁(25)的连接处均由紧固件连接固定。
6.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的部分反射表面(21)和金属接地板(23)间的中心距离满足d＝(1/2+n/2)λ0，其中λ0为中心频率电磁波的自由空间波长，n为整数。
7.根据权利要求1所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的部分反射表面(21)由两个正交方向上周期设置若干频率选择表面(22)构成，频率选择表面(22)在两个正交方向上的周期长度相等。
8.根据权利要求4所述的一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线，其特征在于：所述的人工磁导体(26)由金属方形单元构成。
CN201811423940.6A 2018-11-27 2018-11-27 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线 Pending CN109361057A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811423940.6A CN109361057A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811423940.6A CN109361057A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109361057A true CN109361057A (zh) 2019-02-19

Family

ID=65342885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811423940.6A Pending CN109361057A (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109361057A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020149449A1 (en) * 1999-12-06 2002-10-17 Mansour Raafat R. Quasi dual-mode resonator
CN209232950U (zh) * 2018-11-27 2019-08-09 东南大学 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020149449A1 (en) * 1999-12-06 2002-10-17 Mansour Raafat R. Quasi dual-mode resonator
CN209232950U (zh) * 2018-11-27 2019-08-09 东南大学 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XI-ZHU XIANG ET AL: ""Small-aperture and low sidelobe level Fabry-Perot resonator antenna"", 《2018 IEEE ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON ANTENNAS AND PROPAGATION (APCAP)》, pages 292 - 293 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104466415B (zh) 透镜加载的高增益超宽带波纹双脊喇叭天线
Chaimool et al. Bandwidth and gain enhancement of microstrip patch antennas using reflective metasurface
Han et al. Broadband cps-fed yagi-uda antenna
CN203674385U (zh) 高增益宽频带介质透镜Vivaldi天线
Shi-Gang et al. A wideband full-corporate-feed waveguide slot planar array
CN105428815B (zh) 一种全金属宽频带的高增益低剖面谐振天线
CN103730736A (zh) 一种圆极化的高增益低剖面谐振天线
CN112201944B (zh) 一种基于超构表面的fp谐振腔天线
CN104037504B (zh) 一种喇叭型低剖面宽带高增益天线
Yang et al. Design of CRLH leaky-wave antenna with low sidelobe level
Baharom et al. Dual-element of high-SHF PIFA MIMO antenna for future 5G wireless communication devices
CN111029761B (zh) 一种宽频带、高增益的双单元微带天线及其制作方法
Wang et al. Characteristics of the angled printed dipole array antenna with different numbers of dipole elements
CN209232950U (zh) 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线
CN104124523A (zh) 基于支节加载人工磁导体的高增益微带天线
CN110289491B (zh) 一种加载弯折线的低副瓣高增益三次模压缩偶极子天线
Kaushik Vipul et al. Dielectric resonator antenna and its design parameters-A review
Shahadan et al. Investigation on feeding techniques for rectangular dielectric resonator antenna in higher-order mode for 5G applications
CN107221751A (zh) 一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线
CN109361057A (zh) 一种低副瓣的高增益全封闭谐振天线
CN105071045B (zh) 一种高增益低旁瓣e面扇形喇叭天线
Wongsan et al. Gain enhancement for conventional circular horn antenna by using EBG technique
CN110739536B (zh) 半模Vivaldi天线及小型化大角度频扫天线阵列
CN107482311A (zh) 螺旋天线系统
CN205319325U (zh) 一种全金属宽频带的高增益低剖面谐振天线

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