[发明专利]无间隙的加载覆层低剖面高增益天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种无间隙的加载覆层低剖面高增益天线，可用于航天、通信等各种低功率辐射和接收系统中。

背景技术

传统微带天线增益较低，因此通常采用单元阵列的方法来提高增益，这不仅需要设计复杂的馈电网络，而且还要解决影响天线阵列整体性能的互耦问题。为此，Giswalt Von Trentini在1956年提出了在天线地板正上方位置处，放置一个与地板平行的具有部分反射性能的覆层，使之与天线接地板构成一个F-P谐振腔，当覆层与天线接地板间距符合谐振高度时，电磁波透过覆层后能够同相叠加，从而提高了天线增益(Partially reflecting sheet arrays，IRE Trans.Antennas Propagat.，vol.4，October 1956，666-671)。然而，这种覆层距天线间隙太大，高达半个波长，间隙过大造成整个天线与覆层系统体积过大，给其在实际中的应用带来不便。为了降低覆层与天线之间间隙，2006年A.Ourir等人将人工磁导体分别贴在天线地板和覆层表面，改变了天线地板和覆层的反射特性，从而降低覆层距天线之间的谐振高度，将覆层与天线间隙降至六十分之一波长(Optimization of metamaterial based subwavelength cavities for ultracompact directive antennas，Microwave and Optical Technology Letters，vol.48，No.12，December 2006，2573-2577)。虽然，利用人工磁导体能适当降低覆层距天线的间隙，但是覆层距天线表面依然存在较高的高度，整个覆层与天线系统仍然具有较大尺寸，造成在实际操作中覆层与天线高度不易控制，整个天线与覆层系统不易实现固定，甚至会导致增益特性的恶化。

发明内容

本发明的目的是针对现有覆层与天线之间高度太大的问题，提供一种无间隙的加载覆层低剖面高增益天线，以减小天线体积，实现整个天线与覆层系统的可靠固定，提高天线增益。

为实现上述目的，本发明包括：微带天线和覆层，覆层放置于微带天线正上方，微带天线包括，微带天线介质基板2和馈源4，微带天线介质基板2的下表面为铜质地板1，上表面为刻蚀形成的铜箔辐射贴片3，其中：覆层包括覆层介质基板5和金属网格6，该覆层介质基板5采用厚度为2.2～2.7mm的罗杰斯RO3010板，金属网格6为列间距为3.8～4.2mm，线宽为1.1～1.5mm的周期性金属网栅阵列结构，该周期性金属网栅阵列位于覆层介质基板5的上表面；微带天线介质基板2的上表面与覆层介质基板5的下表面紧贴粘接。

所述的铜箔辐射贴片3为矩形结构。

所述的馈源4为50欧姆同轴接头，其内径与铜箔辐射贴片3相接触，外径与铜质地板1相连接。

所述的微带天线介质基板2上刻有与馈源4内径相同的过孔7。

所述的铜质地板1的表面刻有与馈源4外径相同的圆形挖孔8。

所述的覆层介质基板5与微带天线介质基板2为长度和宽度相同。

本发明由于采用了具有高介电常数厚度为2.2～2.7mm的罗杰斯RO3010板和列间距为3.8～4.2mm，线宽为1.1～1.5mm的周期性金属网栅阵列，使二者构成的覆层在特定的频段处具有高反射系数，负反射相位的特点，根据F-P谐振腔提高天线增益的谐振高度条件，覆层的这种特性可以使覆层下表面与微带天线上表面实现紧贴，同时由于覆层下表面与微带天线上表面紧贴，使得整个覆层和微带天线系统的高度大大降低，有效减小了整个覆层和微带天线系统的体积，并且使覆层和微带天线容易实现固定，从而使整个覆层和微带天线系统具有零间隙低剖面高增益易固定的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的侧视剖面图；

图3是本发明的微带天线结构图；

图4是本发明覆层的反射相位和反射系数仿真图；

图5是本发明增益方向图的仿真结果。

具体实施方式

参照图1，本发明无间隙的加载覆层低剖面高增益天线主要由微带天线和覆层组成。其中：