[发明专利]一种喇叭型低剖面宽带高增益天线

说明书

技术领域

本发明属于天线工程技术领域，涉及到一种新颖的低剖面宽带高增益天线，应用在移动通信、卫星通信、雷达等微波/毫米波段通信设备。

背景技术

现代无线通信、雷达和电子对抗等技术的快速发展，以及电子设备对于天线性能的更高要求；小型化、低剖面、宽带、高增益和易于集成是现代天线设计的主要特点。Fabry-Perot谐振腔天线具有高增益、低副瓣、体积小、易加工等优点，与同等性能微带天线阵相比，避免了设计天线阵的复杂馈电网络，在设计高增益低剖面天线上逐渐受到广泛关注，其相比于传统的高增益天线(如反射面天线和阵列天线等)，具有一定的优势。

Alexopoulos和Jackson等于1984年提出在小天线上一定高度加载覆盖板，可以显著提高小天线的方向性；于是他们将高介电常数和磁导率的多层介质板交叠置于印制天线上，以此来提高增益；1999年，Trevenot等将一种二维介质钻孔型电磁带隙(EBG-electromagnetic band gap)结构作为反射盖板，提高了天线的增益，并且能很好的抑制表面波的产生；随着EBG结构的广泛研究，使得宽带、多波段、小型化高增益的Fabry-Perot谐振天线得到了更快的发展。

纵观国内市场，Fabry-Perot谐振天线的产品所见不多，未存在同类型较成熟的天线产品。另外，传统的谐振腔天线，当处于工作频率上限时，会由于漏波信号在腔体上表面出现相位反相，使漏波相位在天线法向方向上反相叠加，如此降低了天线的增益，副瓣电平升高，主瓣上端出现凹陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种低剖面、宽带、高增益和易装配的喇叭型低剖面宽带高增益天线，属于Fabry-Perot谐振腔天线，用于微波毫米波的无线通信系统或卫星通信。

本发明采用如下技术方案：

一种喇叭型低剖面宽带高增益天线，其特征在于：包括有金属底板、金属侧板、馈电波导、支架、顶层介质板和底层介质板；该金属侧板底边与金属底板外周边相连构成喇叭状；该顶层介质板和底层介质板由支架支承固定于金属底板上方，该顶层介质板为单层构成或至少两层介质板无间距叠加构成，该底层介质板也为单层构成或至少两层介质板无间距叠加构成；该金属底板中间还开有一定大小的馈电缝隙口，该馈电缝隙口正对底层介质板的底面。

优选的，所述顶层介质板底面距离底层介质板的顶面高度小于最低工作频率的四分之一波长，该顶层介质板与底层介质板之间填充有空气或泡沫材料。

优选的，所述金属底板为圆形且与金属侧板构成圆喇叭结构以增加天线的增益。

优选的，所述金属底板为矩形且与金属侧板构成矩形喇叭结构以增加天线的增益。

优选的，所述底层介质板底面与金属反射平板顶面的间距小于最低工作频率的二分之一波长，所述金属底板顶面与底层介质板底面之间填充有空气或泡沫材料。

优选的，所述金属底板和金属侧板构成的喇叭状的高度，以及顶层介质板上表面距金属底板的距离，均为最低工作频率波长的1-1.5倍。

优选的，所述顶层介质板的尺寸等于或大于底层介质板尺寸；顶层介质板和底层介质板的直径或边长为最低工作频率波长的1.3-2.0倍。

优选的，还包括有馈电波导，该馈电波导通过所述馈电缝隙口耦合给天线馈电，该馈电缝隙口设有金属膜片以进行阻抗匹配。

优选的，所述馈电缝隙口处的馈电可通过微带贴片小天线或L型单极子小天线替代。

优选的，所述支架包括两连接条及四个支撑脚，该两连接条分别固定于所述顶层介质板外周和底层介质板外周，该两连接条之间还设有连接板，该四个支撑脚一端与连接条固定连接，另一端固定于所述金属底板与金属侧板连接处(请确认或补充。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明基于Fabry-Perot谐振器的原理，设计出可应用于微波毫米波波段的低剖面宽带高增益天线，带宽范围达到40％以上，带内增益为19-23dBi。本发明通过减小顶层介质板与底层介质板的尺寸，介质板的直径或边长约为1.3-2个最低工作频率波长，以降低该类天线在频率升高后，漏波相位在法向方向上出现的相位反相叠加的现象，改善因相位反相而出现的主瓣凹陷，增益降低的情况，使天线能进一步展宽带宽的同时，维持增益在一定的范围内平稳不变。

本发明满足现代天线尺寸小、结构简单、易于调试安装、性能稳定、易于集成化设计的要求，具有较好的市场应用前景。

附图说明