[发明专利]一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线

说明书

一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线，涉及漏波天线。设有介质基板，在介质基板上表面覆有金属结构，所述金属结构包括位于介质基板一端的梯形共面波导传输线馈电部分、位于介质基板中间的人工表面等离激元渐变金属槽阵部分、梯形共面波导传输线馈电部分到人工表面等离激元金属槽阵部分的过渡部分以及位于介质基板中尾端的人工表面等离激元周期金属槽部分。天线的工作频带非常宽，在相应的工作频点处具有较高的增益与良好的方向性。结构简单、制作简易、尺寸较小、性能良好，能够应用于实际工作的需要，对于人工表面等离激元在微波频段的应用具有十分重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及漏波天线，尤其是涉及通过共面波导馈电的一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线。

背景技术

表面等离激元(SurfacePlasmonPolaritons，SPP)是一种沿金属-介质分界面传播的电子疏密波，具有高束缚性和近场增强等特性，近年来形成了一门新兴的学科方向。由于其独特的性质，SPP在负折射材料、超分辨率成像、雷达、波束扫描等领域有着广阔的应用前景。为将SPP应用到微波、毫米波频段，可以通过在金属表面开槽构造人工等离子体材料，实现基于SPP的可调控、可重构、智能化的电路、器件或天线。

目前已有多种基于人工表面等离激元的天线，如文献[Spoof PlasmonicWaveguide-Fed 2-D Antenna Array With Improved Efficiency[J].IEEE ANTENNAS ANDWIRELESS PROPAGATION LETTERS,2017,VOL.16:377-380.]提出了一种由人工表面等离激元波导激发的二维天线阵列，在沟槽上方添加了4×4圆形贴片，通过改变贴片的大小及其与沟槽的距离等参数，可以控制天线的频带及回波损耗、增益等性能，天线的增益在18.5～19.5GHz频带范围内达到了19.6dBi。文献[Low-Profile Spoof Surface PlasmonPolaritons Traveling-Wave Antenna for Near-Endfire Radiation[J].IEEE ANTENNASAND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,2018,17(5):184-187]提出了一种基于SSPP传输线的小型化高效率行波天线，其在尾端设计的渐变区域有效降低了天线的回波损耗，可在7.5～8.5GHz产生近场端射辐射束，最大增益和效率可分别达到9.2dB和96％。虽然已实现利用表面等离激元实现辐射，但是存在制作工艺要求高、工作带宽窄、尺寸仍然较大等诸多问题。

在人工表面等离激元周期结构间加开缝隙，可以降低其束缚性，辐射出电磁波从而构建漏波天线，既能实现工作频段的智能调控，又能满足集成电路与系统的小型化、超宽带等要求。

发明内容

本发明的目的在于提供可在工作频带内实现端射辐射，结构简单，通过共面波导馈电的一种基于人工表面等离激元的对称周期沟槽漏波天线。

本发明设有介质基板，在介质基板上表面覆有金属结构，所述金属结构包括位于介质基板一端的梯形共面波导传输线馈电部分、位于介质基板中间的人工表面等离激元渐变金属槽阵部分、梯形共面波导传输线馈电部分到人工表面等离激元金属槽阵部分的过渡部分以及位于介质基板中尾端的人工表面等离激元周期金属槽部分。

所述介质基板可采用单面覆铜微波介质基板，介质基板可为长方体罗杰斯微波介质基板。

所述梯形共面波导传输线馈电部分包括中心导体及分布于所述中心导体两侧的金属地结构，所述中心导体由矩形-等腰梯形-矩形金属结构组成；所述金属地结构由矩形-直角梯形-矩形金属结构组成。