[发明专利]一种新型的宽带低剖面介质透镜天线

说明书

本发明公开了一种新型的宽带低剖面介质透镜天线，属于微波技术领域。在本发明中天线馈源部分由两层介质板所构成，馈源底层介质板金属接地面上的矩形缝隙与其上层介质板上的方形贴片通过空气层来耦合产生线极化波。新型的无腔部分反射表面由两层带介质的频率选择表面所构成，其反射相位随频率呈正斜率变化，与馈源天线配合最终可使得天线的3dB增益带宽大大提高。无腔的部分反射表面降低了谐振腔天线的剖面高度，使得天线实现了低剖面特性。另外，该新型部分反射表面的反射系数也优于同等类型的表面，使得天线在工作频段的增益也更加平稳。综述所述，该设计具备一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型的宽带低剖面介质透镜天线，属于微波技术领域。

背景技术

随着现代无线通信技术的快速发展，对小型化平面化天线的要求越来越高，而且对其增益要求也越来越高。毫米波时代的到来，天线的频段资源变得越来越丰富，对于宽频带天线的需求也愈加紧迫。于是提出了通过在天线辐射方向添加部分辐射表面来以提高天线的增益的方法。

传统的介质透镜天线在设计时存在下述两个问题：

1、传统的介质透镜天线，阻抗带宽，增益带宽相对较窄，只能在很小的频段上工作。

2、传统的宽带介质透镜天线的部分反射表面都是带腔体的结构，即两层介质板之间包含空气层，这就使得天线剖面高度较高，而小型化又是今后天线发展的一个必然趋势。

发明内容

为了提高天线的带宽，降低天线的剖面高度，本发明提出了一种新型的口径耦合宽带低剖面介质透镜天线，有效地提高了天线的阻抗带宽、3dB增益带宽，且降低了剖面的高度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种新型的宽带低剖面介质透镜天线，包括自上而下同轴放置的均为正方形的第一至第四介质板，其中，第一、第二和第四介质板的边长相等，第三介质板的边长小于第一介质板；第一介质板堆叠在第二介质板的上表面，构成部分反射表面；第三介质板为辐射介质板，其与第二介质板之间有一层空气层；第四介质板为底层馈电板，其与第三介质板之间也有一层空气层；底层馈电板的下表面设置有一条沿其一边的中点向中心延伸的用于馈电的微带线；上表面布满金属层作为接地板，该接地板的中心位置开有一个矩形缝隙，以耦合微带线传递的能量；辐射介质板的下表面的中心处设置有第一方形金属贴片；部分反射表面的上表面设置有周期性的第一周期单元，第一周期单元包括四个矩形金属贴片和第二方形金属贴片，矩形金属贴片围成一个正方形，第二方形金属贴片设置在该正方形的中心处；部分反射表面的下表面设置有周期性的第二周期单元，第二周期单元为方环形金属贴片；第一周期单元和第二周期单元的周期相同。

作为本发明的进一步优化方案，部分反射表面的上下表面的周期单元未布满介质板表面，在介质板的四周预留一圈介质条带。

作为本发明的进一步优化方案，第一介质板和第二介质板的厚度及材质均不相同。

作为本发明的进一步优化方案，矩形缝隙与用于馈电的微带线垂直。

作为本发明的进一步优化方案，第一周期单元与第二周期单元的中心重合。

作为本发明的进一步优化方案，第一方形金属贴片关于辐射介质板的中心线对称。

作为本发明的进一步优化方案，微带线的长度大于底层馈电板边长的一半。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明中，辐射介质板与底层馈电板之间有一层空气层，即辐射板与馈电板之间没有直接相接触，通过空气层，将从微带线所馈得的能量耦合到辐射介质板上的方形金属贴片上，形成天线辐射，这种方式大大提高了天线的阻抗带宽，提高了天线的辐射效率；