[发明专利]微带天线介质板夹腔结构气液复合驱动频率调节方法

说明书

技术领域

本发明微带天线介质板夹腔结构气液复合驱动频率调节方法属于微带天线技术领域。

背景技术

微带天线因体积小、重量轻、可与载体共形等优点，使其在移动通信等领域具有广泛应用。而在现代机载通讯和星载雷达领域，对频率可调的微带天线的需求越来越大。因此需要建立和完善针对频率可调微带天线的理论建模和设计公式。

国内外报道了多层介质板微带天线的谐振频率的公式，1997年C.A.Balanis在书籍《Antenna Theory》第727-731页公布了多层介质板的等效介电常数及谐振频率公式，如下所示：

在天线整体复合等效介电常数为定值时，以上公式具有很好的适应性。然而，如果天线具有夹腔结构，并且在夹腔内设置有液体介质和气体介质，那么天线整体复合等效介电常数就会受液体介质和气体介质的影响而变化，此时，以上公式由于没有考虑到液体介质和气体介质对天线整体复合等效介电常数的影响而不再适用。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种微带天线介质板夹腔结构气液复合驱动频率调节方法，该方法在传统方法的基础上，针对具有夹腔结构，并且在夹腔内设置有液体介质和气体介质的天线，考虑到了液体介质和气体介质对天线整体复合等效介电常数的影响，给出了这类天线的频率调节方法。

本发明的目的是这样实现的：

微带天线介质板夹腔结构气液复合驱动频率调节方法，

所述微带天线介质板夹腔结构包括微带天线贴片，介质板，腔体支撑体和接地板；所述介质板和接地板平行竖直放置，微带天线贴片设置在介质板外侧面，腔体支撑体设置在介质板和接地板中间，腔体支撑体、介质板和接地板形成夹腔结构，所述夹腔架构中间设置有液体介质和气体介质；

所述频率调节方法为：

其中，

f_r是微带天线贴片的谐振频率；

c是真空光速；

L是微带天线贴片非辐射边的长度；

ΔL₁是微带天线贴片下辐射边的缝隙宽度；

ΔL₂是微带天线贴片上辐射边的缝隙宽度；

ε_REFF是整体复合等效介电常数；

ε_reff1是液体介质复合等效介电常数；

ε_reff2是气体介质复合等效介电常数；

所述的复合等效介电常数ε_REFF通过以下方法计算得到：

其中，

h₁是介质板的厚度；

h₂是腔体支撑体的厚度；

s₁是液体介质在接地板的投影面积；

s₂是气体介质在接地板的投影面积；

k₁是液体介质的偏转姿态系数；

k₂是气体介质的偏转姿态系数；

ε_r0是气体介质的介电常数；

ε_r1是介质板的介电常数；

ε_r2是液体介质的介电常数。

上述微带天线介质板夹腔结构气液复合驱动频率调节方法，规定微带天线贴片的馈源方向为第一方向，液体介质和气体介质的连线方向为第二方向，

在微带天线介质板夹腔结构的摆放满足第一方向和第二方向垂直的条件下，ΔL₁＝ΔL₂，记为ΔL，ε_reff1＝ε_reff2，记为ε_reff，此时有：

在微带天线介质板夹腔结构的摆放满足第一方向和第二方向相同的条件下，ΔL₁≠ΔL₂，ε_reff1≠ε_reff2。

在微带天线介质板夹腔结构的摆放满足第一方向和第二方向垂直的条件下，有：

在微带天线介质板夹腔结构的摆放满足第一方向和第二方向相同的条件下，有：

其中，

W是微带天线贴片辐射边的长度；

和θ是液体介质的液面法向量在球极坐标系中的坐标。