CN117498020A - 一种基于ito导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，属于天线头罩一体化领域。包括PMMA圆柱天线罩及其表面贴附的ITO导电膜。本发明首先针对不同天线设计不同尺寸及层数的PMMA圆柱罩，再在圆柱罩侧壁上贴附ITO导电膜，利用不同方阻ITO导电膜电气性能不同的特点，选择合适方阻的ITO导电膜对天线旁瓣进行吸收及反射，使一定入射角范围外天线增益降低，实现减小旁瓣、增强天线角度选择性的功能。

Description

一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩

技术领域

本发明属于天线头罩一体化领域，具体涉及一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩。

背景技术

在广播卫星、雷达和室内通信等应用中，都会大规模使用到天线。为了使天线更高效地传递信号，免受外界杂波干扰，对天线方向性的控制显得尤为重要。天线旁瓣抑制的方法有多种，可以改进天线本身的设计，亦可给天线加装可以抑制旁瓣的天线罩。改进天线本身在天线技术发展十分成熟的今天较为困难，因此加装天线罩成为天线旁瓣抑制的首选。

传统的用于旁瓣抑制的天线罩大都利用频率选择表面(FSS)进行吸波和反射，将频率选择表面(FSS)贴附在天线罩上，起到对一定频段电磁波吸收的作用。这种方法虽效果较好，但针对每一个天线都需要重新设计吸波FSS的性能及结构，较为繁琐，且实际生产加工中吸波FSS成本也较高。也有学者将超材料应用于天线旁瓣抑制，或采用相移结构(PSS)来调节辐射波束相位，但无一例外都具有较高的设计复杂度和成本。

发明内容

本发明提出了一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，能较为便捷地压低天线旁瓣，增加天线角度选择性。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，包括PMMA天线罩及贴附在PMMA天线罩壁上的ITO导电膜，所述ITO导电膜(2)用于吸收天线辐射电磁波。

优选地，所述PMMA天线罩为双层圆柱罩，所述双层圆柱罩包括内圆柱壁、外圆柱壁及圆柱罩顶部，内圆柱壁与外圆柱壁为同心圆柱壁，高度相同，且共用一个圆柱罩顶部，ITO导电膜分别贴附于内圆柱壁内侧及外圆柱壁外侧。

优选地，PMMA天线罩采用介电常数3.7的PMMA材料，贴附于内圆柱壁内侧的ITO导电膜方阻为390Ohm/sq，贴附于外圆柱壁外侧的ITO导电膜方阻为153.7Ohm/sq。

优选地，双层圆柱罩中内圆柱壁、外圆柱壁及圆柱罩顶部PMMA材料厚度均为1mm；贴附于内圆柱壁内侧的ITO导电膜厚度为0.188mm，贴附于外圆柱壁外侧的ITO导电膜厚度为0.125mm。

优选地，双层圆柱罩高度为22mm，内圆柱壁内侧半径为35mm，外圆柱壁外侧半径为42mm。

优选地，ITO导电膜介电常数为3，损耗角正切为0.06。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

与传统加载频率选择表面及采用超材料设计的旁瓣抑制天线罩相比，本发明设计便捷，材料选择简单，便于加工，成本较低。

本发明利用ITO电阻膜的吸波特性对天线旁瓣进行吸收和反射，增大天线波束的角度选择性，抑制旁瓣，减小杂波干扰。当天线工作于6GHz-8GHz时，入射角Theta＝0°处天线增益提高1.5dB左右，入射角Theta＝30°处天线增益减小1.5dB左右，入射角Theta＝45°处天线增益减小2.75dB左右。

本发明所设计的PMMA圆柱天线罩采用PMMA材质，相较于玻璃钢，可加工度更高，便于实现复杂形状天线罩的加工。

本发明所设计的PMMA圆柱天线罩适应度较高，适用于旁瓣抑制天线罩的前期快速设计，天线罩顶部无ITO电阻膜覆盖，为后续设计留有较大空间。

附图说明

图1是PMMA双层圆柱罩(3)与微带天线一体化结构示意图；

图2是PMMA双层圆柱罩(3)与微带天线一体化俯视透视图；

图3是PMMA双层圆柱罩(3)与微带天线一体化垂直截面图；

图4是入射角Theta＝0°时原微带天线与加载PMMA双层圆柱罩后天线增益对比图；

图5是入射角Theta＝15°时原微带天线与加载PMMA双层圆柱罩后天线增益对比图；

图6是入射角Theta＝30°时原微带天线与加载PMMA双层圆柱罩后天线增益对比图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图，对本发明进行详细说明。

本发明提出了一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，包括PMMA(亚克力)天线罩及贴附在PMMA天线罩表面的ITO导电膜，其具体结构如图1-图3所示。ITO导电膜(2)可贴附于天线罩顶部、底部及侧壁内、外侧等位置，包含所有贴附于天线罩表面用于吸收天线辐射电磁波的ITO导电膜设计。

所述PMMA天线罩尺寸及形状随天线不同而改变，具体地实施例中，针对微带天线采用PMMA双层圆柱罩。

所述PMMA天线罩由内圆柱壁、外圆柱壁和顶部构成，如图2、图3所示。

所述ITO电阻膜分别贴附在内圆柱壁内侧及外圆柱壁外侧，如图3所示，天线罩顶部无ITO电阻膜贴附。ITO导电膜分别贴附于PMMA双层圆柱罩的内圆柱壁和外圆柱壁上，起到对波束的吸收和反射作用，PMMA双层圆柱罩顶部无ITO导电膜贴附。

本实施例中所述内圆柱壁内侧半径r1＝35mm，外圆柱壁外侧半径r2＝42mm，天线罩高度h1＝22mm。内圆柱壁、外圆柱壁及顶部厚度均为h2＝1mm。

本实施例中采用介电系数为3.7的PMMA材料，贴附于内圆柱壁内侧的ITO电阻膜方阻为390Ohm/sq，电阻膜厚度h3＝0.188mm，损耗角正切为0.06；贴附于外圆柱壁外侧的ITO电阻膜方阻为153.7Ohm/sq，电阻膜厚度h4＝0.125mm，损耗角正切为0.06。

本实施例中所用微带天线工作频段为6GHz-8GHz，所发明的基于ITO导电膜的双层圆柱天线罩放置于天线正上方。当天线处于工作状态时，天线产生的电磁波会向外辐射到贴附了ITO导电膜的天线罩上。由于ITO导电膜具有吸收及反射电磁波的特性，因此一部分电磁波将被天线罩上的ITO导电膜吸收，一部分将被反射，很大程度上减小了透过的电磁波能量。ITO导电膜对电磁波的吸收及反射能力取决于导电膜的方阻大小，ITO导电膜的方阻越小其表现出的金属性越强，对电磁波的反射作用越强、吸收作用越弱，反之方阻越大吸波作用越强、反射作用越弱。而电磁波的反射角度则取决于贴附ITO导电膜天线罩壁的相对方位，因此通过对ITO导电膜方阻的选择及附有ITO导电膜天线罩壁方位的调整可以控制电磁波的反射及吸收。加载所发明天线罩后，当入射角Theta＝0°时，天线增益在6GHz-8GHz频段内整体提高1.5dB左右，增益波动范围由原微带天线的1.42dB下降到0.52dB，并将原天线6GHz处的较小增益大幅提升2.54dB，如图4所示。当入射角Theta＝30°时，加载天线罩后增益减小约1.5dB，如图5所示；当入射角Theta＝45°时，加载天线罩后增益减小约2.75dB，如图6所示。可见天线罩的加载在Theta>30°时表现出一定的旁瓣抑制能力，而在Theta＜15°范围内增强波束汇聚，并在一定程度上稳定了天线的增益，减小了增益波动幅度。

针对不同天线，其电磁波辐射特性不同，对ITO导电膜吸收、反射电磁波的需求也不同，因此需针对特定需求选择ITO导电膜方阻及附有ITO导电膜天线罩壁的放置方位。可将天线罩设计为四棱柱、六棱柱、八棱柱等多棱柱形，或上下底面不同大小的多棱台形；针对特殊方向图天线，亦可设计不对称棱台、棱柱形的天线罩与之匹配。若单层ITO电阻膜无法达到所需的吸波要求，则可根据实际需要增加天线罩层数。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，包括PMMA天线罩(1)及贴附在PMMA天线罩(1)上的ITO导电膜(2)，所述ITO导电膜(2)用于吸收天线辐射电磁波。

2.根据权利要求1所述的基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，所述PMMA天线罩(1)为双层圆柱罩(3)，所述双层圆柱罩(3)包括内圆柱壁(4)、外圆柱壁(5)及圆柱罩顶部(6)，内圆柱壁(4)与外圆柱壁(5)为同心圆柱壁，高度相同，且共用一个圆柱罩顶部(6)，ITO导电膜(2)分别贴附于内圆柱壁(4)内侧及外圆柱壁(5)外侧。

3.根据权利要求2所述的基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，PMMA天线罩(1)采用介电常数3.7的PMMA材料，贴附于内圆柱壁(4)内侧的ITO导电膜(2)方阻为390Ohm/sq，贴附于外圆柱壁(5)外侧的ITO导电膜(2)方阻为153.7Ohm/sq。

4.根据权利要求2所述的基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，双层圆柱罩(3)中内圆柱壁(4)、外圆柱壁(5)及圆柱罩顶部(6)PMMA材料厚度均为1mm；贴附于内圆柱壁(4)内侧的ITO导电膜(2)厚度为0.188mm，贴附于外圆柱壁(5)外侧的ITO导电膜(2)厚度为0.125mm。

5.根据权利要求2所述的基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，双层圆柱罩(3)高度为22mm，内圆柱壁(4)内侧半径为35mm，外圆柱壁(5)外侧半径为42mm。

6.根据权利要求1～5任一所述的基于ITO导电膜的旁瓣抑制圆柱天线罩，其特征在于，ITO导电膜(2)介电常数为3，损耗角正切为0.06。