WO2019095934A1 - 一种表面波激励装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种表面波激励装置。本申请实施例中的表面波激励装置包括：金属波导、耦合部、馈电部和传输线，所述金属波导套置于传输线外部，所述耦合部置于所述金属波导内，所述金属波导与所述传输线为同轴结构；所述馈电部与所述耦合部连接，所述耦合部与所述传输线平行设置，所述耦合部与所述传输线的导体之间具有间隙；以使电磁波由所述馈电部传播到所述耦合部，通过所述耦合部耦合到所述传输线的表面以传输表面波。本申请实施例中的表面波激励装置用于减少表面波辐射损耗。

Description

一种表面波激励装置

本申请要求于2017年11月16日提交中国专利局、申请号为201711141176.9、发明名称为“一种表面波激励装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种表面波激励装置。

背景技术

随着无线通信领域的发展，利用天线可进行射频电磁能量的长距离传输，例如，信号从发射机到发射天线或者从接收天线到接收机的传送都是由传输线来完成的，传输线包括波导和双轴线等等，其中，使用波导或同轴线传输，很笨重并且昂贵，而利用表面波在单导体传输线上进行传输将会克服这些缺点，单导体传输线具有结构简单，造价便宜，重量轻及衰减小等优点。

当前，作为表面波无线通信系统中的关键部件，由于表面波激励装置性能较差，导致表面波传输线的性能较低。例如，传统方式中的一种表面波传输线的激励装置，请参阅图1所示，图1中示出激励装置由一个有波导作用的耦合设备101和传输线102组成，该耦合设备在传输线的侧面进行耦合，耦合设备101弯成弧形，且该耦合设备的一端传输线102机械性的连接在一起。该天线虽然结构简单，成本低，但是耦合效率却不高，在信号传输的过程中有很多辐射损耗。

发明内容

本申请实施例提供了一种表面波激励装置，用于减少表面波辐射损耗。

第一方面，本申请实施例提供了一种表面波激励装置，包括：金属波导、耦合部、馈电部和传输线，金属波导套置于传输线外部，耦合部置于金属波导内，金属波导与传输线为同轴结构；馈电部与耦合部连接，耦合部与传输线平行设置，耦合部与传输线的导体之间具有间隙；以使电磁波由馈电部传播到耦合部，通过耦合部耦合到传输线的表面以传输表面波；表面波激励装置的结构可以使传输线表面波不受馈电部的信号(如电流)的干扰，且耦合到该传输线上的表面波在传输线的外表面与金属波导的内表面之间传播，表面波辐射损耗非常小。

在一种可能的实现方式中，耦合部为长槽结构，传输线嵌入长槽结构内，该馈电部可以与该耦合部的一端垂直连接，该馈电部与该长槽结构可以组成一个L型结构，该长槽结构的长度为工作波长的四分之一，可以实现表面波的定向传播，不需要增加其他的用于表面波定向传播的部件，结构简单，降低生产成本。

在一种可能的实现方式中，耦合部的数量至少为2个，每个耦合部上连接有至少一个馈电部，数量至少为2个的馈电部为同相馈电；本申请实施例中，增加了馈电部的数量，通过多个同相馈电部进行激励，改变传输线的适用频率，馈电部的数量越多，该传输线的适用的工作频率越多。

在一种可能的实现方式中，馈电部的数量至少为两个；耦合部为圆环形结构，圆环形结构套置在传输线外部；数量至少为两个的馈电部为同相馈电；本申请实施例中，通过至少两个同相馈电部进行激励，馈电部的数量越多，该传输线的适用的工作频率越多，增大 了传输线的工作频率的使用范围。

在一种可能的实现方式中，馈电部的内导体包括第一端和第二端，馈电部的内导体的第二端连接于圆环形结构的外壁，馈电部的内导体的第一端直径小于第二端直径。该馈电部的结构可以为渐变结构，馈电部的输出阻抗与传输线的阻抗匹配，使得从馈电部输出的高频能量以表面波的形式从传输线的表面传播出去。

在一种可能的实现方式中，表面波激励装置还包括介质支撑结构，介质支撑结构用于固定传输线的位置，介质支撑结构置于金属波导内部，介质支撑结构的内侧壁抵接于传输线的外部，介质支撑结构的外侧壁抵接于金属波导的内壁，通过该介质支撑结构固定传输线在金属波导中的位置，传输线的轴心与金属波导的轴心重合，传输线与金属波导可以为同轴结构。

在一种可能的实现方式中，耦合部为金属条状结构，馈电部的外导体与金属波导连接，金属波导上设置有一个开孔，开口的位置与馈电部的位置相对应，馈电部的内导体穿过开孔与金属条状结构连接，金属条状结构的另一端与金属波导的内壁连接，该环状的金属条状结构形成闭合磁场以激励起传输线上的磁场，从而形成表面波。

在一种可能的实现方式中，金属波导的一端设置有圆环形金属短路片，环形金属短路片与金属波导垂直连接；传输线穿过金属短路片的内孔，金属短路片的内孔的直径与传输线的直径相同；本申请实施例中，可以在传播方向的相反方向上设置圆环形金属短路片，在表面波传输方向上短路，以使得在传播方向的相反方向上抑制能量传播，而保证在传播方向上定向传播表面波。

在一种可能的实现方式中，在金属波导的一端垂直连接有高阻抗结构，金属波导上设置有N个开槽，高阻抗结构包括N个环形金属壁，多个环形金属壁均为中空结构，N个环形金属壁均连接于金属波导的外壁且与N个开槽对应导通。本申请实施例中，可以在传播方向的相反方向上设置高阻抗结构，在表面波传输方向上开路，以使得在传播方向的相反方向上抑制能量传播，而保证在传播方向上定向传播表面波。

在一种可能的实现方式中，金属波导的另一端连接有波辐射促进结构，波辐射促进结构包括第一端端口和第二端端口，波辐射促进结构为从第一端端口到第二端端口逐渐张开且截面为圆形或多边形的金属件，波辐射促进结构的第一端端口与金属波导的另一端连接。本申请实施例中，该波辐射促进结构起到促进同轴内的横电磁波(transverse electromagnetic，缩写：TEM)波转化为表面波的作用，提高表面波辐射效率。

在一种可能的实现方式中，为了抑制高次模，金属波导内设置有高次模抑制结构，高次模抑制结构设置于馈电部与金属波导的另一端之间；高次模抑制结构包括多个金属片状结构，多个金属片状结构中的每个金属片状结构的一个侧边均与金属波导内壁连接，且沿着金属波导的纵向设置，每个金属片状结构与传输线平行。

附图说明

图1为现有技术中激励装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中的一种表面波激励装置200的结构示意图；

图3为本申请实施例中的一种表面波激励装置200侧视结构示意图；

图4为本申请实施例中的一种表面波激励装置200主视结构示意图；

图5为本申请实施例中的金属波导与传输线同轴结构的一个示例的结构示意图；

图6为本申请实施例中的金属波导与传输线同轴结构的另一个示例的结构示意图；

图7为本申请实施例中的金属波导与传输线同轴结构的另一个示例的结构示意图；

图8为本申请实施例中的长槽结构的一个示例的侧视结构示意图；

图9为本申请实施例中的耦合部的一个示例的侧视结构示意图；

图10为本申请实施例中的环形金属短路片的结构示意图；

图11为本申请实施例中的高阻抗结构的立体结构示意图；

图12为本申请实施例中的高阻抗结构的侧视结构示意图；

图13为本申请实施例中的高次模抑制结构的立体结构示意图；

图14为本申请实施例中的高次模抑制结构的主视结构示意图；

图15为本申请实施例中的耦合部的主视结构示意图；

图16为本申请实施例中的仿真验证S11曲线示意图；

图17为本申请实施例中的仿真验证S21曲线示意图；

图18为本申请实施例中的表面波激励装置1800的立体结构示意图；

图19为本申请实施例中的表面波激励装置1800的侧视结构示意图；

图20为本申请实施例中的耦合部的主视结构示意图；

图21为本申请实施例中的高阻抗结构的侧视结构示意图；

图22为本申请实施例中的高次模抑制结构的侧视结构示意图；

图23为本申请实施例中的仿真验证S11曲线示意图；

图24为本申请实施例中的仿真验证S21曲线示意图；

图25为本申请实施例中的一种表面波激励装置2500的结构示意图；

图26为本申请实施例中的环形金属短路片的侧视结构示意图；

图27为本申请实施例中的该高阻抗结构的侧视结构示意图；

图28为本申请实施例中的波辐射促进结构的侧视结构示意图；

图29为本申请实施例中的高次模抑制结构侧视结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种表面波激励装置，用于提高表面波的传播效率。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图2至图4所示，图2为本申请实施例中提供的一种表面波激励装置200的结构示意图。图3为表面波激励装置200侧视的结构示意图。图4为表面波激励装置200主视结构示意图。该表面波激励装置200包括：金属波导201、耦合部202、馈电部203和传 输线204；传输线204可以为单导体传输线，馈电部203为用于连接外部馈线的馈电部分或者馈电区域，该金属波导201套置于传输线204外部，该耦合部202置于该金属波导201内。

该金属波导201与该传输线204为同轴结构，实现该金属波导201与传输线204的同轴结构可以有多种实现方式。例如，在一种可能的实现方式中，请结合图5所示，图5为该金属波导201与该传输线204同轴结构的一个示例的结构示意图。在该表面波激励装置中增加支撑结构205，该支撑结构205用于在金属波导201的外部固定该传输线204的位置，例如，该支撑结构205可以包括两个环形固定结构，两个环形固定结构均套在该传输线204的外部，并且两个环形固定结构分别设置于该金属波导201两端外部，将该传输线204的轴心的位置与该金属波导201的轴心的位置相重合，当然，此种结构只是一种示例性的说明的，并不造成对本申请的限定性说明。在另一种可能的实现方式中，请结合图6所示，图6为该金属波导201与该传输线204同轴结构的另一个示例的结构示意图。该介质支撑结构205用于固定该传输线204的位置，该介质支撑结构205置于该金属波导201内部，该介质支撑结构205包括至少两个圆环形介质结构，该至少两个圆环形介质结构分别置于该金属波导201两端的内部；该至少两个圆环形介质结构中的每个圆环形介质结构的内侧壁抵接于该传输线204的外部，每个该圆环形介质结构圆环形介质结构的外侧壁抵接于该金属波导201的内壁。在另一种可能的实现方式中，图7为该金属波导201与该传输线204同轴结构的另一个示例的结构示意图。该介质支撑结构205为介质填充结构。

该馈电部203与该耦合部202连接，该耦合部202为长槽结构，该传输线204嵌入该长槽结构内。该耦合部202与该传输线204平行设置，该耦合部202与该传输线204的导体之间具有间隙，从而使电磁波可以由该馈电部203传播到该耦合部202。该长槽结构可以由多种形状，该槽形结构的内壁可以为圆弧形，该槽形结构的外壁可以为弧形，也可以为多边形(如矩形)，例如，请结合图8和图9所示，图8为该长槽结构的一个示例的侧视结构示意图，图9为耦合部202的一个示例的侧视结构示意图。需要说明的是，该长槽结构的形状本实施例中只是举例说明，并不造成对本申请的限定性说明，另外本申请对耦合部的厚度不做限制。

本申请实施例中，从该馈电部203与该耦合部202连接，该馈电部203可以为同轴馈电，该馈电部203将电磁波传播到耦合结构上，然后通过该耦合部202耦合到金属波导201内的传输线204的表面。本申请实施例中，该耦合部202与传输线204之间留有间隙，通过该耦合部202可以隔离馈电部203传输的信号，如，可以隔离电流，但是电磁波仍然可以耦合到该传输线204的表面，相对于现有技术中(如图1所示)耦合设备直接传输线204机械连接的方式相比，本申请实施例中的表面波激励装置的结构可以使传输线204表面波不受馈电部203的信号(如电流)的干扰，且耦合到该传输线204上的表面波在传输线204的外表面与金属波导201的内表面之间传播，表面波辐射损耗非常小。

可选的，该馈电部203可以与该耦合部202的一端垂直连接，该馈电部203与该长槽结构可以组成一个L型结构，该长槽结构的长度为工作波长的四分之一，以使得表面波定向传播，本实施例中的耦合部202可以理解为一个定向耦合器，例如，该馈电部203与该长槽结构的一端(A端)连接，则表面波向另一端(B端)传播，若该馈电部203与该长槽 结构的向另一端(B端)连接，则该表面波向一端(A端)传播。本示例中，将该长槽结构的长度为工作波长的四分之一，就可以实现表面波的定向传播，不需要增加其他的用于表面波定向传播的部件，结构简单，降低生产成本。

可选的，为了保证表面波传播的定向性，可以在传播方向的相反方向上短路或者开路，以使得在传播方向的相反方向上抑制能量传播，而保证在传播方向上定向传播表面波。

在一种可能的实现方式中，短路方式：请结合图10理解，图10为环形金属短路片207的结构示意图，在金属波导201的一端设置有圆环形金属短路片207，该环形金属短路片207与该金属波导201垂直连接；该传输线204穿过该金属短路片207的内孔，该金属短路片207的内孔的直径与该传输线204的直径相同。

在另一种可能的实现方式中，开路方式：请结合图11和图12进行理解，图11为该高阻抗结构208的立体示意图，图12为该高阻抗结构208的侧视结构示意图。在该金属波导201的一端垂直连接有高阻抗结构208，该高阻抗结构208包括多个环形金属壁，该金属波导上设置有N个开槽，该高阻抗结构包括N个环形金属壁，该多个环形金属壁均为中空结构，该N个环形金属壁均连接于所述金属波导的外壁且与所述N个开槽对应导通。N可以为大于或者等于1的正整数，该环形金属壁的直径大于该金属波导的直径，具体的，每个环形金属壁的直径的大小不限定，且每个环形金属壁的厚度也不限定，该多个环形金属壁中可以按直径从小到大的顺序排列。该多个环形金属壁与该金属波导201可以为一体式结构。

可选的，为了提高传输效率，可以在金属波导201的另一端连接有波辐射促进结构206，该波辐射促进结构206为金属结构，该波辐射促进结构206包括第一端端口2061和第二端端口2062，该波辐射促进结构206为从该第一端端口2061到第二端端口2062逐渐张开且截面为圆形或多边形的金属件，该波辐射促进结构206的第一端端口2061与该金属波导201的另一端连接。可以理解的是，该波辐射促进结构206为喇叭形结构，该第二端端口2062为喇叭口，从第一端端口2061到第二端端口2062的方向为表面波的传播方向。需要说明的是，该喇叭的形状具体的并不限定，例如，该喇叭可以为圆形喇叭，方形喇叭，矩形喇叭等等，本申请实施例中，该喇叭可以以圆形喇叭为例进行说明。该波辐射促进结构206起到促进同轴内的横电磁波波转化为表面波的作用，提高表面波辐射效率。

可选的，为了提高传播效率，抑制高次模，可以在该表面波激励装置内设置高次模抑制结构209。有请结合图13和图14进行理解，图13为高次模抑制结构209的立体结构示意图，图14为高次模抑制结构209的主视结构示意图。

该高次模抑制结构209可以设置于该馈电部203与该金属波导201的另一端之间；或者，该高次模抑制结构209也可以设置于该波辐射促进结构206的第一端端口2061与第二端端口2062之间，该高次模抑制结构209包括多个金属片状结构，该多个金属片状结构中的每个金属片状结构的一个侧边均与该金属波导201内壁连接，且沿着该金属波导201的纵向设置，该每个金属片状结构与该传输线204平行。该高次模抑制结构209用于抑制传输线204上的横向电流，即抑制该激励装置内高次模的产生，该抑制结构的形状、厚度、尺寸都可根据实际需求而进行改变，本申请实施例中并不限定。

需要说明的是，该每个金属片状结构的厚度可以相同也可以不同，相邻的两个金属片 状结构之间的间距可以相同也可以不同，在本申请中并不限定。

可选的，该耦合部202的数量至少为两个，本示例中耦合部203的数量以3个为例，3个圆弧形的耦合部所对应的中心角可以相同，也可以不同，具体的本示例中并不限定。请结合图15进行理解，该图15为耦合部202的主视结构示意图，图中耦合部仅为示例，本申请对耦合部的厚度不做限制。本示例中，该馈电部203的数量以3个为例进行说明，耦合部202上连接有至少一个该馈电部203，本示例中，耦合部202上连接有一个馈电部203为例，该3个馈电部203为同相馈电。本申请实施例中，增加了馈电部203的数量，通过多个同相馈电部203进行激励，改变传输线204的适用频率，馈电部203的数量越多，该传输线204的适用的工作频率越多。

请参阅图16和图17，是对本实施例中的表面波激励装置进行的仿真验证，以二端口网络为例，如单导体传输线204，S参数包括为S11和S21。S11表示输入反射系数，也就是输入回波损耗，可以理解的是，表示有多少能量被反射，这个值越小越好，一般情况下，S11＜-20db；S21为正向传输系数，也就是增益，有多少能量被传输到目的端，这个值越大越好，理想的情况是0db，通常情况下，S21＞-3db，图16和图17给出了当用两个表面波激励装置在同一根传输线上(传输线204长大约250mm)进行工作时，S11曲线示意图和S21曲线示意图，从图17中可以看出，天线的阻抗带宽(|Γ|<-10dB，标量反射参数小于-10dB)为2.17-6.5GHz，相对阻抗带宽为99.9％，覆盖了2.4-5.8GHz。从图18可以看出，S21在2.4-5.8GHz内大概在-3至-6dB左右，从图17和图18所示，该表面波激励天线的传输效率较高。

下面对本申请中一种表面波激励装置的另一个实施例进行描述，请结合图18和图19进行理解，图18为表面波激励装置1800的立体结构示意图，图19为表面波激励装置1800的侧视结构示意图。表面波激励装置1800包括：金属波导201、耦合部202、馈电部203和传输线204，该金属波导201套置于传输线204外部，该耦合部202置于该金属波导201内，该金属波导201与该传输线204为同轴结构；该馈电部203与该耦合部202连接，该耦合部202与该传输线204平行设置，该耦合部202与该传输线204的导体之间具有间隙；以使电磁波由该馈电部203传播到该耦合部202，通过该耦合部202耦合到该传输线204的表面以传输表面波。

该馈电部203的数量至少为两个，本示例中，该馈电部203的数量以2个进行举例，在一种可能的实现方式中，该耦合部202为圆环形结构，该圆环形结构套至在该传输线204外部；该2个馈电部203与该圆环形结构连接。在另一种可能的实现方式中，该耦合部202的数量至少为2个，在实际应用中，该耦合部的数量可以为3个或者4个，每个耦合部上可以连接有一个馈电部。本示例中，该耦合部202以2个为例进行说明，每个耦合部202为半圆弧形结构，请结合图20进行理解，图20为耦合部202的主视结构示意图，图中耦合部仅为示例，本申请对耦合部的厚度不做限制。本申请实施例中2个馈电部203为同相馈电。每个该耦合部202上连接有一个该馈电部203。本申请实施例中，通过至少两个同相馈电部203进行激励，馈电部203的数量越多，该传输线204的适用的工作频率越多，增大了传输线204的工作频率的使用范围。

该馈电部203可以为同轴馈电，该馈电部203包括内导体和外导体，在该内导体和外 导体之间设置有介质支撑结构205，该介质支撑结构205用于固定该内导体相对于外导体的位置，内导体的轴心与外导体的轴心重合，该馈电部203的内导体2031包括第一端20311和第二端20322，该馈电部203的内导体的第二端20322连接于该圆环形结构的外壁该第一端的直径小于该第二端的之间，例如，该馈电部203的内导体的直径从该第一端20311到该第二端20322逐渐增大，也可以先增大再减小，例如，该内导体可以为锥形结构或者圆台形结构；或者，该馈电部203的内导体的直径从该第一端20311到该第二端20322分段增大，例如，该内导体可以分为三段，每段均为圆柱形结构，从第一端到第二端可以包括第一段，第二段和第三段，第一段的直径小于第二段，第二段的直径小于第三段，或者，该第一段的直径小于第二段的直径，该第二段的直径大于第三段的直径，而第三段的直径大于第一段的直径。该馈电部203的结构为渐变结构，馈电部203的输出阻抗与传输线204的阻抗匹配，使得从馈电部203输出的高频能量以表面波的形式从传输线204的表面传播出去。

该金属波导201与该传输线204为同轴结构，实现该金属波导201与传输线204的同轴结构可以有多种实现方式，具体方式统一上图5至图7所示的方式及相关描述，此处不再赘述。

可选的，为了保证表面波的定向性，可以在传播方向的相反方向上短路或者开路，以使得在传播方向的相反方向上抑制能量传播，而保证在传播方向上定向传播表面波。

在一种可能的实现方式中，短路方式：请结合图18进行理解，在金属波导201的一端设置有圆环形金属短路片207，该环形金属短路片207与该金属波导201垂直连接；该传输线204穿过该金属短路片207的内孔，该金属短路片207的内孔的直径与该传输线204的直径相同。

在另一种可能的实现方式中，开路方式：请结合图11和图21进行理解，图11为该高阻抗结构208的立体示意图，图21为该高阻抗结构208的侧视结构示意图。在该金属波导201的一端垂直连接有高阻抗结构208，该高阻抗结构208包括多个环形金属壁，所述金属波导上设置有N个开槽，所述高阻抗结构包括N个环形金属壁，所述多个环形金属壁均为中空结构，所述N个环形金属壁均连接于所述金属波导的外壁且与所述N个开槽对应导通。该多个环形金属壁与该金属波导201可以为一体结构，本实施中，采用开路的方式为示例来实现表面波定向传播。

可选的，为了提高传输效率，可以在金属波导201的另一端连接有波辐射促进结构206，该波辐射促进结构206为金属结构，该波辐射促进结构206包括第一端端口2061和第二端端口2062，该波辐射促进结构206为从该第一端端口2061到第二端端口2062逐渐张开且截面为圆形或多边形的金属件，该波辐射促进结构206的第一端端口2061与该金属波导201的另一端连接。可以理解的是，该波辐射促进结构206为喇叭形结构，该第二端端口2062为喇叭口，从第一端端口2061到第二端端口2062的方向为表面波的传播方向。需要说明的是，该喇叭的形状具体的并不限定，例如，该喇叭可以为圆形喇叭，方形喇叭，矩形喇叭等等，本申请实施例中，该喇叭可以以圆形喇叭为例进行说明。该波辐射促进结构206起到促进同轴内的横电磁波转化为表面波的作用，提高表面波辐射效率。

可选的，为了提高传播效率，抑制高次模，可以在该表面波激励装置内设置高次模抑 制结构209。有请结合图13和图22进行理解，图13为高次模抑制结构209的立体示意图，图22为高次模抑制结构209的侧视结构示意图。

该高次模抑制结构209可以设置于该馈电部203与该金属波导201的另一端之间；或者，该高次模抑制结构209也可以设置于该波辐射促进结构206的第一端端口2061与第二端端口2062之间，该高次模抑制结构209包括多个金属片状结构，该多个金属片状结构中的每个金属片状结构的一个侧边均与该金属波导201内壁连接，且沿着该金属波导201的纵向设置，该每个金属片状结构与该传输线204平行。该高次模抑制结构209用于抑制传输线204上的横向电流，即抑制该激励装置内高次模的产生，该抑制结构的形状、厚度、尺寸都可根据实际需求而进行改变，本申请实施例中并不限定。

需要说明的是，每个金属片状结构的厚度可以相同也可以不同，相邻的两个金属片状结构之间的间距可以相同也可以不同，在本申请中并不限定。

请参阅图23和图24，是对本实施例中的表面波激励装置进行的仿真验证，以二端口网络为例，如单导体传输线204，S参数包括为S11和S21。S11表示输入反射系数，也就是输入回波损耗，也就是有多少能量被反射，这个值越小越好，一般情况下，S11＜-20db；S21为正向传输系数，也就是增益，有多少能量被传输到目的端，这个值越大越好，理想的情况是0db，通常情况下，S21＞-3db，图23为表面波激励装置仿真验证的S11曲线示意图，图22为表面波激励装置仿真验证的S21曲线示意图。从图23中可以看出，天线的阻抗带宽(|Γ|<-10dB，标量反射参数小于-10dB)为1.67-6.43GHz，相对阻抗带宽为117.5％，覆盖了2.4-5.8GHz。从图22可以看出，将表面波天线加上功分器后进行传输，从图中可知S21在2.4-5.8GHz内大概在-2至-5dB左右。从图23和图24所示，该表面波激励天线的传输效率较高。

请参阅图25所示，图25为本申请实施例中提供的一种表面波激励装置2500的结构示意图。该表面波激励装置包括：金属波导201、耦合部202、馈电部203和传输线204；该传输线204可以为单导体传输线204，该馈电部203为用于连接外部馈线的馈电部分或者馈电区域，该金属波导201套置于传输线204外部，该耦合部202置于该金属波导201内。

该耦合部202为金属条状结构，该馈电部203的外导体与该金属波导201连接，该金属波导201上设置有一个开孔2011，该开口的位置与该馈电部203的位置相对应，该馈电部203的内导体2031穿过该开孔2011与该金属条状结构连接，该金属条状结构的另一端与该金属波导201的内壁连接。可以理解的是，馈电部203的外导体2032和金属波导201连接，馈电部203的内导体从该开孔2011延伸出来绕成一个闭合回路，再连接到金属波导201上形成短路。该环状的金属条状结构形成闭合磁场以激励起传输线204上的磁场，从而形成表面波，其中，金属条状结构形状可根据实际需求进行折弯，例如，该金属条状结构在金属波导201内可以折弯成拱形，该金属条状结构的总长度约为工作波长的四分之一的奇数倍。本实施例中，该表面波激励装置结构简单，生成成本低，适合批量生产。

可选的，为了保证表面波的定向性，可以在传播方向的相反方向上短路或者开路，以使得在传播方向的相反方向上抑制能量传播，而保证在传播方向上定向传播表面波。

在一种可能的实现方式中，短路方式：请结合图26理解，图26为环形金属短路片207的侧视结构示意图，在金属波导201的一端设置有圆环形金属短路片207，该环形金属短 路片207与该金属波导201垂直连接；该传输线204穿过该金属短路片207的内孔，该金属短路片207的内孔的直径与该传输线204的直径相同。

在另一种可能的实现方式中，开路方式：请结合图27进行理解，图27为该高阻抗结构208的侧视结构示意图。在该金属波导201的一端垂直连接有高阻抗结构208，该高阻抗结构208包括多个环形金属壁，所述金属波导上设置有N个开槽，所述高阻抗结构包括N个环形金属壁，所述多个环形金属壁均为中空结构，所述N个环形金属壁均连接于所述金属波导的外壁且与所述N个开槽对应导通。该多个环形金属壁与该金属波导201可以为一体结构。

可选的，请结合图28进行理解，图28波辐射促进结构的侧视结构示意图，为了提高传输效率，可以在金属波导201的另一端连接有波辐射促进结构206，该波辐射促进结构206为金属结构，该波辐射促进结构206包括第一端端口2061和第二端端口2062，该波辐射促进结构206为从该第一端端口2061到第二端端口2062逐渐张开且截面为圆形或多边形的金属件，该波辐射促进结构206的第一端端口2061与该金属波导201的另一端连接。可以理解的是，该波辐射促进结构206为喇叭形结构，该第二端端口2062为喇叭口，从第一端端口2061到第二端端口2062的方向为表面波的传播方向。需要说明的是，该喇叭的形状具体的并不限定，例如，该喇叭可以为圆形喇叭，方形喇叭，矩形喇叭等等，本申请实施例中，该喇叭可以以圆形喇叭为例进行说明。该波辐射促进结构206起到促进同轴内的横电磁波转化为表面波的作用，提高表面波辐射效率。

可选的，为了提高传播效率，抑制高次模，可以在该表面波激励装置内设置高次模抑制结构209。有请结合图29进行理解，图29为高次模抑制结构209的侧视结构示意图。

该高次模抑制结构209可以设置于该馈电部203与该金属波导201的另一端之间；或者，该高次模抑制结构209也可以设置于该波辐射促进结构206的第一端端口2061与第二端端口2062之间，该高次模抑制结构209包括多个金属片状结构，该多个金属片状结构中的每个金属片状结构的一个侧边均与该金属波导201内壁连接，且沿着该金属波导201的纵向设置，该每个金属片状结构与该传输线204平行。该高次模抑制结构209用于抑制传输线204上的横向电流，即抑制该激励装置内高次模的产生，该抑制结构的形状、厚度、尺寸都可根据实际需求而进行改变，本申请实施例中并不限定。

需要说明的是，该激励天线中所包括的各个结构的具体尺寸可根据实际应用中的需求来设定。因此，本申请实施例中所涉及到的参数只是为了举例说明本申请的具体实施方案，并不能对该的激励天线在结构上构成任何限定。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1. 一种表面波激励装置，其特征在于，包括：金属波导、耦合部、馈电部和传输线，所述金属波导套置于传输线外部，所述耦合部置于所述金属波导内，所述金属波导与所述传输线为同轴结构；

   所述馈电部与所述耦合部连接，所述耦合部与所述传输线平行设置，所述耦合部与所述传输线的导体之间具有间隙，以使电磁波由所述馈电部传播到所述耦合部，通过所述耦合部耦合到所述传输线的表面以传输表面波。
2. 根据权利要求1所述的表面波激励装置，其特征在于，所述耦合部为长槽结构，所述传输线嵌入所述长槽结构内。
3. 根据权利要求2所述的表面波激励装置，其特征在于，所述耦合部的数量至少为2个，每个所述耦合部上连接有至少一个所述馈电部，所述数量至少为2个的馈电部为同相馈电。
4. 根据权利要求1所述的表面波激励装置，其特征在于，所述馈电部的数量至少为两个；所述耦合部为圆环形结构，所述圆环形结构套置在所述传输线外部；所述数量至少为两个的馈电部为同相馈电。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，所述馈电部的内导体包括第一端和第二端，所述馈电部的内导体的第二端连接于所述圆环形结构的外壁，所述馈电部的内导体的第一端直径小于所述第二端直径。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，还包括介质支撑结构，所述介质支撑结构用于固定所述传输线的位置，所述介质支撑结构置于所述金属波导内部，所述介质支撑结构所述介质支撑结构的内侧壁抵接于所述传输线的外部，所述介质支撑结构的外侧壁抵接于所述金属波导的内壁。
7. 根据权利要求1所述的表面波激励装置，其特征在于，所述耦合部为金属条状结构，所述馈电部的外导体与所述金属波导连接，所述金属波导上设置有一个开孔，所述开口的位置与所述馈电部的位置相对应，所述馈电部的内导体穿过所述开孔与所述金属条状结构连接，所述金属条状结构的另一端与所述金属波导的内壁连接。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，所述金属波导的一端设置有圆环形金属短路片，所述环形金属短路片与所述金属波导垂直连接；所述传输线穿过所述金属短路片的内孔，所述金属短路片的内孔的直径与所述传输线的直径相同。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，在所述金属波导的一端垂直连接有高阻抗结构，所述金属波导上设置有N个开槽，所述高阻抗结构包括N个环形金属壁，所述多个环形金属壁均为中空结构，所述N个环形金属壁均连接于所述金属波导的外壁且与所述N个开槽对应导通。
10. 根据权利要求1至7中任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，所述金属波导的另一端连接有波辐射促进结构，所述波辐射促进结构包括第一端端口和第二端端口，所述波辐射促进结构为从所述第一端端口到第二端端口逐渐张开且截面为圆形或多边形的金属件，所述波辐射促进结构的第一端端口与所述金属波导的另一端连接。
11. 根据权利要求1至7中任一项所述的表面波激励装置，其特征在于，所述金属波 导内设置有高次模抑制结构，所述高次模抑制结构设置于所述馈电部与所述金属波导的另一端之间；

    所述高次模抑制结构包括多个金属片状结构，所述多个金属片状结构中的每个金属片状结构的一个侧边均与所述金属波导内壁连接，且沿着所述金属波导的纵向设置，所述每个金属片状结构与所述传输线平行。

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