[发明专利]一种衰减天线表面爬行波的装置

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地说，涉及一种衰减天线表面爬行波的装置。

背景技术

电磁波的衍射现象，就是电磁波遇到比波长小的障碍物或者缝隙，会绕过去。但是电磁波会有一部分贴着障碍物或者缝隙的光滑表面继续传播，这样的电磁波就叫爬行波。爬行波有两个特点，就是如果电磁波在沿表面传播过程中遇到凸起、凹陷、棱边、不连续、缺口、缝隙、不同材质的交界，斜率改变，也就是遇到表面不连续的地方会有一部分电磁波按原路返回。爬行波的另一个特点就是如果电磁波遇到细长物体的终端，也会原路返回。

现有的天线中，当电磁波发射时会在天线表面产生爬行波，由于爬行波的存在会影响到天线的性能，例如：在雷达天线中，当雷达天线发射电磁波的同时会同时产生爬行波，这样我们很难识别接受回来的电磁波是从所需侦察物体反射回来的雷达波还是爬行波，给雷达扫描的精度带来了很大的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的天线表面产生爬行波给天线的性能带来影响的缺陷，提供一种衰减天线表面爬行波的装置，该装置有效地衰减了天线表面产生的爬行波，大大减少了爬行波对天线的影响，使天线的前后比得以显著提高，保证了天线的高效率。

为了达到上述目的，本发明采用的如下技术方案：

一种衰减天线表面爬行波的装置，其特征在于，所述装置包括：天线和超材料薄膜层；所述天线包括波导管和喇叭口，所述超材料薄膜层用于衰减从天线表面出现的爬行波且由多个超材料渐变层组成；所述超材料薄膜层分布于天线的波导管表面。

进一步地，所述每一超材料渐变层均包括片状的基板和周期排布在基板上的多个人造微结构。

进一步地，所述每一超材料渐变层包括一个“回”字形区域，所述“回”字形区域包括四个相同的等腰梯形区域，在所述等腰梯形区域内从短底边到长底边的折射率逐渐变大。

进一步地，所述多个超材料渐变层折射率变化是从靠近喇叭口处逐渐依次增大再变小。

进一步地，每一超材料渐变层的所述多个人造微结构具有相同的几何形状，且每一超材料渐变层的所述多个人造微结构的尺寸从等腰梯形区域的短底边到长底边位置逐渐增大。

进一步地，所述人造微结构为由至少一根对电磁波有响应的金属丝组成的平面结构或立体结构。

进一步地，所述金属丝为铜丝或银丝。

进一步地，所述金属丝通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基板上。

进一步地，所述人造微结构为“工”字形、平面雪花状或“H”形。

进一步地，所述基板由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、FR-4复合材料或F4B复合材料制得。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明通过在天线表面设置超材料薄膜层，并改变超材料薄膜层的折射率变化将逐渐衰减天线表面出现的爬行波，从而大大减少了爬行波对天线的影响，使天线的前后比得以显著提高，保证了天线的高效率。

附图说明

图1是本发明一种衰减天线表面爬行波的装置的结构示意图；

图2是本发明一种衰减天线表面爬行波的装置的结构分解示意图；

图3是本发明所述的超材料薄膜层结构示意图；

图4是本发明所述渐变层内“回”字形区域的人造微结构排布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施方式并不限于此。

超材料是一种以人造微结构为基本单元并以特定方式进行空间排布、具有特殊电磁响应的新型材料，其包括人造微结构和供人造微结构附着的基板。人造微结构为由至少一根对电磁波有响应的金属丝组成的平面结构或立体结构，多个人造微结构在基板上周期的阵列排布，每个人造微结构以及其所附着的基板所占部分即为一个超材料单元。基板可为任何与人造微结构不同的材料，这两种材料的叠加使每个超材料单元产生一个等效介电常数与磁导率，这两个物理参数分别对应了超材料单元的电场响应与磁场响应。超材料对电磁响应的特征是由人造微结构的特征所决定，而人造微结构的电磁响应很大程度上取决于其金属丝的图案所具有的拓扑特征和其几何尺寸。根据上述原理设计超材料空间中排列的每个人造微结构的拓扑图形和几何尺寸，就可对超材料中每一点的电磁参数进行设置，为使得超材料整体具有连续的电磁响应，超材料单元的尺寸须为入射电磁波波长的十分之一至五分之一，优选为十分之一，满足上述尺寸的超材料单元在超材料上的排布即称为周期排布。