[发明专利]一种天线后向辐射抑制结构

说明书

一种天线后向辐射抑制结构，包括单极子天线及地平面，单极子天线底端固定与地平面中心位置，其特征在于：所述地平面中心为圆形平面，圆形平面边沿一周向外均匀延伸有多个结构相同的辐射抑制结构，辐射抑制结构包括由圆形平面向外延伸的齿柄，齿柄上周期性排列有矩形平面，矩形平面均位于齿柄同一侧。能够有效减小地平面上的表面波，减小后向辐射。

技术领域

本发明涉及一种天线结构，尤其是一种天线后向辐射抑制结构。

背景技术

天线是无线通信系统的一个至关重要的部件。它能将导波能量转换成无线电波能量辐射到空间中，或者将空间中的无线电波能量转换为导波能量。除此之外，它还能对电磁能量进行空间分配，让发射和接收具有方向性。在天线设计的时候有很多参数指标需要考虑，例如增益、3dB带宽、旁瓣电平、背向辐射电平、效率等。天线的这些指标直接影响着通信质量。

在某些应用中，我们希望天线能够将辐射能量集束在一个很窄的主波束内，并且抑制其它方向上的辐射能量，尤其是要抑制与主波束反方向的后向辐射能量。因为过大的后向辐射能量往往会引起各种电磁干扰问题，从而影响到其它器件的正常工作。天线领域常用“前后比”这一指标来定量描述后向辐射的抑制程度。追求大的前后比一直是某些天线的重要指标。

亚波长结构是一种新型的电磁结构，其周期单元尺寸比波长小，因而称为“亚波长”。本方面通过设计亚波长导波结构的截止频率或加入损耗，用于减少天线的后向辐射。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供以下方案：

一种天线后向辐射抑制结构，包括单极子天线及地平面，单极子天线底端固定与地平面中心位置，其特征在于：所述地平面中心为圆形平面，圆形平面边沿一周向外均匀延伸有多个结构相同的辐射抑制结构，辐射抑制结构包括由圆形平面向外延伸的齿柄，齿柄上周期性排列有矩形平面，矩形平面均位于齿柄同一侧。

进一步的，所述圆形平面、齿柄及矩形平面均为金属材质。

进一步的，所述圆形平面为金属材质，齿柄及矩形平面为有耗薄膜材料。

在不同的频率下，齿状周期结构会有不同的工作模式。而在某一些频率，齿状周期结构为截止模式，表面波呈指数衰减，传播到地平面边沿的表面波微乎其微。我们利用截止模式可以很方便地抑制表面波的传播，从而减小后向辐射。文中所述的后向辐射抑制效果定义为方向图上-180°±15°内最大值的减小值。在已知天线的工作频段，我们可以利用三维全波仿真设计出在该频段呈现截止模式的齿状周期结构的尺寸。

除了采用金属齿状周期结构的截止频率来抑制表面波的传播以外，可以将金属替换为其他薄膜材料，引入一定的损耗，使得表面波沿着该结构传输的同时大幅度衰减。这种方法可以实现宽频段内抑制表面波传播，从而减小后向辐射。

本发明的有益效果为：

1.在不影响天线回波损耗和不增加额外地平面面积的情况下，减小天线的后向辐射。该发明实现过程简单，成本低廉，具有较好的实用价值。

2.通过适当地尺寸设计，可以利用金属齿状周期结构，在某些感兴趣的频段内实现截止模式，抑制表面波，减小后向辐射。

附图说明

图1为实施例一结构示意图；

图2为实施例二结构示意图；

图3为实施例一辐射抑制结构色散曲线图；

图4为实施例一与普通单极子天线的回波损耗对比图；

图5为实施例一在14GHz处，辐射抑制结构上的电流幅度分布图；

图6.为实施例一及普通单极子天线在14GHz处的远场增益对比图；