[发明专利]一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线

权利要求书

1.一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于以下步骤：

(1)确定天线激励源的工作波长λ；

(2)选择金属板材料，金属板的厚度为h；

(3)在金属板中间开串行的金属缝隙结构，所开的金属缝隙的个数为M，宽度为w₁，长度为L，缝隙之间的间隔为L₁；

(4)激励源从金属板下方垂直于金属表面入射，从金属板上方金属表面出射；

(5)在金属板的出射面，金属缝隙结构的两侧并行嵌入N个对称的有限沟槽，沟槽的周期为P，深度为d，宽度为w₂；一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线设计完成；

(6)利用现有加工技术对所设计的高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线进行制作。

2.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(2)中的金属板材料为可以激发表面电磁波的金属铝。

3.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(2)中的金属层的厚度h为5～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(3)中的宽度w₁应该远远小于工作波长λ，长度L为λ/3到λ/1.5，缝隙间隔L₁应小于入射波长λ。

5.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(3)中的金属缝隙的个数M越大，所获得的增益越大，并且出射的波束宽度越窄。

6.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(5)中的沟槽深度d取值为0.1λ到0.2λ，沟槽宽度w₂为0.05λ到0.15λ。

7.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(5)中的周期数目N为大于等于1的整数，并且N越大，出射波获得的增益越大，但是当N＞6时，天线的增益达到饱和，所以取N＝6。

8.根据权利要求1所述的一种高增益沟槽波导缝隙阵列微波天线，其特征在于，步骤(5)中的沟槽周期确定过程如下所示：

在公式(1)和公式(2)中给出了表面等离子体的色散关系和光栅方程：

ksp=k0ϵmϵ0ϵm+ϵ0---(1)]]>

ksp=k0sinθ±N02πP---(2)]]>

其中k_sp和k₀分别为表面等离子体和入射波的波矢，ε_m和ε₀分别为金属的介电常数和介质的介电常数，θ为入射方向跟法线的夹角，N₀代表衍射级次，由于工作波长是在微波波段，金属的介电常数非常大，而空气的介电常数为1，因此ε_m＞＞ε₀，可以得到k_sp≈k₀，又因为在自由空间中，表面等离子体的波矢大于入射波的波矢，故k_sp大于k₀，由于出射方向集中在法线附近，根据互易定理，可以取θ≈0，取N₀＝1，于是有ksp≈2πP,]]>所以由k_sp大于k₀，可以得到P小于λ，即沟槽周期应该小于入射波长，然后再通过采用HFSS软件对P进行最优化处理。