[发明专利]一种利用人工结构材料降低副瓣电平的天线罩

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线罩，特别是一种利用人工结构材料降低副瓣电平的天线罩。

背景技术

副瓣电平水平是衡量阵列天线性能的重要指标。较低的副瓣电平可以有效的减少阵列天线辐射电磁波的相互干扰，提高信号俘获效率，改善信噪比。因此，如何实现较低的副瓣电平一直是研究人员关心的问题。常见的低副瓣电平阵列天线设计方法主要有两种：优化辐射源功率配比和改善天线单元结构外形。通过模拟退火法、遗传算法、加权算法等对辐射源功率配比的优化，可以有效的控制副瓣电平。同时通过改善天线阵列外形也可以降低天线副瓣电平，如喇叭型，金字塔型，阶梯型等。

优化辐射源功率配比是通过设计优化馈源辐射功率，使得电磁波出射时具有一定的振幅强度分布，从而达到降低阵列天线副瓣电平的目的。这种调控方式要求对多个辐射源的功率进行认真计算优化，并且精确控制，对天线后端要求比较高。另外一种常用降低天线副瓣电平的方法--改善天线单元结构外形，这种方法通常会改变天线的外形，会使其加工难度增加导致成本提高或者天线体积变大导致集成困难。

近年来出现了一种新型的人工结构材料，通过设计材料的结构单元，可以有效操控电磁波的辐射。目前，人工结构材料在天线方面的应用研究主要集中在如何有效地提高天线的辐射性能，如提高增益、拓宽工作带宽、实现极化转化和波束偏转等。而利用人工结构材料作为天线罩降低天线副瓣方面的研究还未见报道。

发明内容

本发明的技术解决方案：克服现有技术的不足，提供一种利用人工结构材料降低副瓣电平的天线罩，通过设计材料单元结构尺寸和优化贴片电阻阻值使得天线(阵)辐射出的电磁波在经过天线罩不同列的时候具有不同的透过率振幅和相同的辐射率相位，当透过率振幅满足一定排布的时候，可以有效的降低天线(阵)的副瓣电平。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用人工结构材料降低副瓣电平的天线罩，其特征在于：在单面覆铜的微波介质板1上，以长度p为周期(λ/4＜p＜2×λ/3)，λ为工作波长，分别印刷2n_i列×m_j行环形缝隙结构2，其中n代表列，m代表行，i代表列数，j代表行数；2n_i列环形缝隙结构2横向排布，每列具有相似的结构外形和不同的大小尺寸，并沿天线罩横向中心轴对称，m_j行环形缝隙结构2纵向排布，结构外形和大小尺寸完全相同；在每个环形缝隙结构的缝隙3中沿横向对称添加贴片电阻R，至此构成可降低副瓣电平的人工结构材料。通过选择贴片电阻R阻值大小并设计横向排布的环形缝隙结构的尺寸，使得电磁波通过每列环形缝隙结构具有不同的透过率和相同的透射相位。将该人工结构材料作为天线罩置于天线阵列上方就可实现降低天线副瓣电平的目的。

所述2n_i列环形缝隙结构2和m_j行环形缝隙结构2的i和j的数量由人工结构材料天线罩覆盖的辐射天线口径来确定，使人工结构材料大小能够覆盖整个天线。如天线的口径尺寸为La×Wa，则要求2×i×p＞La，j×p＞Wa。

所述2n_i列环形缝隙结构2尺寸大小由所需副瓣电平大小确定，根据副瓣电平值，采用泰勒分布或切比雪夫分布计算出n₁到n_i列环形缝隙结构出射电磁波透过率的振幅比，然后反推出相应列环形缝隙结构的尺寸大小。

所述贴片电阻R阻值的大小由所需副瓣电平水平大小确定，根据副瓣电平值，采用泰勒分布或切比雪夫分布计算出n₁到n_i列环形缝隙结构的出射电磁波透过率的振幅比，然后反推出相应列环形缝隙结构中贴片电阻R的值，通常电阻R取值范围为1～1000Ω。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

(1)本发明是可以有效降低副瓣电平的天线罩，无需对天线(阵)外形做特殊优化，也无需对天线阵列单元作繁琐的不等功率配比设计，只需通过合理设计材料的结构单元实现入射电磁透过率振幅的一定分布，就能有效地控制天线(阵)副瓣电平大小。

(2)本发明还具有设计新颖，结构简单，重量轻，成本低的优点。本发明的结构采用单面焊接贴片电阻的方式，制作过程简单，和传统的降低天线(阵)副瓣电平的方法相比，具有设计方法简单新颖、体积小、重量轻、成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的环形缝隙结构示意图；

图2为本天线罩整体结构示意图；

图3为电磁波透过率振幅分布调制示意图；